KR20180001603A - Method for manufacturing thin films comprising metal/chalconide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 기판 상에 제공된 금속 산화물에 상기 금속 산화물의 금속과 반응하는 반응 원소를 갖는 반응 소스 및 조성 조절 가스를 제공한 후, 열처리 공정을 수행함으로써 제조되는 상기 금속 산화물의 상기 금속 및 상기 반응원소의 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a method for producing a thin film comprising a metal / chalcogenide compound, and more particularly, to a method for producing a thin film containing a metal / chalcogenide compound, And a method for producing a thin film comprising the metal and the compound of the reactive element of the metal oxide produced by performing a heat treatment process.
플랙서블 디스플레이, 웨어러블 컴퓨터 등 유연하고 투명한 차세대 전자 제품에 대한 관심이 증가함에 따라, 투명하고, 유연한 특성을 갖는 새로운 전자 소재에 대한 연구가 진행되고 있다. 또한, 유연 소자 기판 선택의 폭을 넓히기 위해 유연 소자의 저온 공정에 대한 연구가 진행되고 있다.As the interest in flexible and transparent next generation electronic products such as flexible displays, wearable computers, etc. has increased, researches on new electronic materials having transparent and flexible characteristics are underway. In addition, studies on low-temperature processes of flexible devices have been underway to broaden the choice of flexible substrate.
특히, 박막의 정확한 두께 및 조성 제어가 용이하고, 공정 전체 반응 사이클 시간을 줄이며, 열화에 의한 박막 표면 특성 저하를 배제하는 고품질 유연소자 박막의 제조 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Particularly, studies on a manufacturing method of a high-quality flexible element thin film which can control the thickness and the composition of the thin film easily, reduce the reaction cycle time of the entire process, and eliminate the deterioration of the surface properties of the thin film due to deterioration are actively being studied.
예를 들어, 특허 공개 공보 JPWO11052616 (출원인: Kyocera corporation, 출원번호 JP2011538447A)에는 칼코겐 농도 및 온도를 조절하여 칼코겐 화합물 반도체층의 결정화를 촉진하고, 광전 효율이 높은 칼코겐 화합물 반도체층을 형성하는 것으로, 칼코겐 화합물 반도체층의 결정화를 촉진하는 최적의 칼코겐 농도와 온도 조건을 이용함으로써, 공정 전체 반응 사이클 시간을 줄여 보다 효과적으로 박막을 제조할 수 있는 기술이 개시되어 있다. For example, Japanese Patent Application Publication No. JP-A-11052616 (filed by Kyocera corporation, application No. JP2011538447A) discloses a method of forming a chalcogenide compound semiconductor layer by promoting crystallization of a chalcogenide compound semiconductor layer by controlling a chalcogen concentration and temperature Discloses a technique capable of more effectively producing a thin film by reducing the entire reaction cycle time by using an optimal chalcogen concentration and temperature conditions for promoting crystallization of the chalcogenide compound semiconductor layer.
농도 및 온도 조절에 의한 박막 형성에 관한 연구들이 진행 중이며, 저온 공정으로 유연 기판에서의 적용이 가능하고, 간소화된 공정으로 박막의 대면적화, 및 박막 두께의 조절이 용이한 칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조를 위한 연구 개발이 필요한 실정이다.Studies on the formation of thin films by concentration and temperature control are underway, and it is possible to apply them to flexible substrates by low temperature process, to make the thin film thicker and thin film thickness easy to control by simple process, Research and development for the manufacture of thin films is required.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 저온 공정이 가능한 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다.DISCLOSURE Technical Problem The present invention provides a method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound capable of being subjected to a low temperature process.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 박막의 두께 조절이 용이한 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound which is easy to control the thickness of a thin film.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 박막의 두께 균일도가 우수한 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound having an excellent thickness uniformity of a thin film.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 박막의 대면적화가 용이한 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound which facilitates the formation of a large-sized thin film.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 재현성이 우수한 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound having excellent reproducibility.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a thin film comprising a metal / chalcogen compound having a simplified manufacturing process.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 감소된 금속/칼코겐 화합물을 박막, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a thin film of a metal / chalcogen compound with reduced manufacturing cost, and a method of manufacturing the same.
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.
상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a method for producing a thin film comprising a metal / chalcogenide compound.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법은, 기판 상에 금속 산화물을 형성하는 단계, 상기 금속 산화물 상에, 상기 금속 산화물의 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 반응원소를 갖는 반응 소스를 제공하는 동시에, 조성 조절 가스를 제공하는 단계, 및 열처리 공정을 통해, 상기 금속 산화물과 상기 반응 소스를 반응시켜, 상기 금속 산화물을 상기 금속 및 상기 반응원소의 화합물을 포함하는 물질막으로 형성하는 단계를 포함하되, 상기 금속 산화물 상에 제공되는 상기 조성 조절 가스의 유량에 따라, 상기 물질막 내의 상기 금속 및 상기 반응원소의 조성비가 조절되는 금속/칼코겐 화합물을 포함할 수 있다.According to one embodiment, a method of fabricating a thin film comprising a metal / chalcogenide compound includes the steps of forming a metal oxide on a substrate, contacting the metal oxide with a metal of the metal oxide, Te; providing a composition control gas; and reacting the metal oxide with the reaction source through a heat treatment process to form the metal oxide in the metal and / Forming a metal oxide layer on the metal oxide layer; forming a metal oxide layer on the metal oxide layer; forming a metal oxide layer on the metal oxide layer; / Chalcogen compounds.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법은, 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)에 의해, 상기 기판 상에 상기 금속 산화물이 형성되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, a method of fabricating a thin film comprising the metal / chalcogenide compound may include forming the metal oxide on the substrate by an Atomic Layer Deposition (ALD) method.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법은, 상기 원자층 증착법을 반복적으로 수행하여, 상기 기판 상에 형성되는 상기 금속 산화물의 두께가 조절되는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, a method of manufacturing a thin film including the metal / chalcogenide compound may include repeating the atomic layer deposition method to control the thickness of the metal oxide formed on the substrate .
일 실시 예에 따르면, 상기 기판 상에 형성된 상기 금속 산화물은, 2차원의 박막 구조인 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the metal oxide formed on the substrate may include a two-dimensional thin film structure.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물의 상기 금속은, 주석(Sn)인 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the metal of the metal oxide may comprise tin (Sn).
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물 상에 제공되는 상기 반응 소스는, 가스 또는 파우더(powder) 형태인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the reaction source provided on the metal oxide may include gas or powder.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법은, 상기 반응 소스에 대한 상기 조성 조절 가스의 유량비가 감소할수록, 상기 금속 산화물의 상기 금속과 반응하는 S, Se, 또는 Te의 양이 증가되는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, a method of fabricating a thin film comprising a metal / chalcogenide compound, wherein as the flow rate ratio of the composition control gas to the reaction source decreases, S, Se, or Te, < / RTI >
일 실시 예에 따르면, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법은, 반응 부산물로 황화수소(H2S) 가스가 생성되는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method of producing a thin film comprising the metal / chalcogenide compound may include producing hydrogen sulfide (H 2 S) gas as a reaction by-product.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법은, 상기 열처리 공정의 온도가 증가함에 따라, 상기 물질막 내에 S, Se, 또는 Te의 함량이 증가하는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method of manufacturing a thin film including the metal / chalcogenide compound may include an increase in the content of S, Se, or Te in the material film as the temperature of the heat treatment process increases have.
본 발명의 실시 예에 따르면, 원자층 증착법을 통해 기판 상에 금속 산화물을 형성한 후, 상기 금속 산화물 상에 상기 금속 산화물의 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 반응원소를 포함하는 반응 소스 및 조성 조절 가스를 동시에 제공하고, 열처리 공정을 수행함으로써 상기 기판 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 물질막, 즉, 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막이 제조될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a metal oxide is formed on a substrate by an atomic layer deposition method, and then reacted with the metal of the metal oxide on the metal oxide and reacted with a reactive element containing either S, Se, or Te A thin film containing the metal and the reactive element, that is, the metal / chalcogen compound, can be produced on the substrate by providing a reaction source and a composition control gas simultaneously, and performing a heat treatment process have.
상기 기판 상에 형성된 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막은, 주석(Sn)을 포함하는 2차원의 박막 구조로, 종래의 2차원 박막 소재인 상기 전이금속 칼코겐 화합물 대비 공정 온도가 낮을 수 있다. 이에 따라, 저온 공정이 가능하여 유연 기판으로의 적용이 가능할 수 있다. 또한, 상기 저온 공정으로 인해, 상기 기판 및/또는 다른 박막들에 후처리 공정이 가해지는 문제를 최소화하여 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The thin film including the metal / chalcogen compound formed on the substrate is a two-dimensional thin film structure including tin (Sn), and the process temperature may be lower than that of the transition metal chalcogen compound, which is a conventional two-dimensional thin film material have. As a result, a low-temperature process can be performed, so that it can be applied to a flexible substrate. In addition, the low-temperature process minimizes the problem of applying a post-treatment process to the substrate and / or other thin films, thereby improving the reliability of the process.
또한, 상기 원자층 증착법을 이용하여, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하는 경우, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 두께 조절이 용이할 뿐만 아니라, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 우수한 두께 균일도 및 재현성으로 인해 대면적화가 가능하여, 현 산업공정으로의 적용 가능성 및 양산성이 향상될 수 있다.In addition, when the thin film containing the metal / chalcogen compound is manufactured using the atomic layer deposition method, it is easy to control the thickness of the thin film including the metal / chalcogen compound, Can be made large due to excellent thickness uniformity and reproducibility of the thin film including the thin film, and the applicability to the current industrial process and the mass productivity can be improved.
뿐만 아니라, 산화 반응을 통해 상기 기판 상에 상기 금속 산화물을 형성하고, 환원 반응을 통해 상기 기판 상의 상기 금속 산화물을 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막으로 제조함으로써, 공정이 쉽고, 간소화되어 공정 비용 및 공정 시간이 감소된 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, by forming the metal oxide on the substrate through an oxidation reaction and forming the metal oxide on the substrate through the reduction reaction as a thin film containing the metal / chalcogenide compound, the process is easy, A method of manufacturing a thin film including the metal / chalcogen compound with reduced cost and process time can be provided.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 기판 상에 금속 산화물을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하기 위한 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하기 위한 원자층 증찹법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하기 위한 원자층 증찹법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하기 위한 원자층 증찹법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 열처리 공정의 온도에 따른 XPS 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film including a metal / chalcogen compound according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a method of forming a metal oxide on a substrate according to a first embodiment of the present invention.
3 is a process sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film including a metal / chalcogen compound according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining atomic layer deposition (ALD) for manufacturing a thin film including a metal / chalcogen compound according to the first embodiment of the present invention.
5 is a process sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film including a metal / chalcogen compound according to a modification of the first embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining an atomic layer deposition method for manufacturing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to a modification of the first embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining an atomic layer deposition method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to a second embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining an atomic layer deposition method for manufacturing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to a modification of the second embodiment of the present invention.
9 is an XPS graph according to temperature of a heat treatment process of a thin film containing a metal / chalcogen compound according to an embodiment 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 구체화될 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 예들에서 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.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 기판 상에 금속 산화물을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하기 위한 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates a method of forming a metal oxide on a substrate according to a first embodiment of the present invention FIG. 3 is a process sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross- (Atomic Layer Deposition (ALD)) for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to an example.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 기판(10) 상에 금속 산화물(metal oxide, 20)이 형성될 수 있다(S100). 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20)은, 원자층 증착법에 의해 형성될 수 있다. 상기 원자층 증착법에 의해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)을 형성하는 방법은, 챔버(100) 내 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)을 제공하는 단계, 상기 챔버(100)의 내부를 제1 퍼지(1st purge)하는 단계, 상기 챔버(100) 내 상기 금속 산화물 전구체 물질(3) 상에 반응 가스(5)를 제공하는 단계, 및 상기 챔버(100)의 상기 내부를 제2 퍼지(2nd purge)하는 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4, a
상기 챔버(100) 내 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)을 제공하는 단계는, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 챔버(100) 내부로 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 공급되어, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 증착되는 것을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)의 금속은, 주석(Sn)일 수 있다.The step of providing the metal
일 실시 예에 따르면, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 챔버(100) 내부로 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 공급되는 시간 및/또는 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)의 종류에 따라, 후술되는 상기 기판(10) 상에 형성되는 상기 금속 산화물(20)의 두께가 조절될 수 있다.According to one embodiment, depending on the time at which the metal
또한, 상기 기판(10)의 종류에는, 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 기판(10)은, 단결정(실리콘, Al2O3), 다결정(poly-silicon), 또는, 비정질(silicon dioxide, glass) 중에서 어느 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(10)은, 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(10)은, 플라스틱(plastic), PES(polyether sulfone), PET(polyethylene terephthalate) 기판일 수 있다.The kind of the
상기 챔버(100)의 내부를 제1 퍼지(1st purge)하는 단계는, 상기 챔버(100) 내에 퍼지 가스(purge gas)를 공급하여, 상기 챔버(100) 내부의 상기 기판(10) 상에 정착하지 못한 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 챔버(100) 내부로 공급되는 상기 퍼지 가스는, 불활성 기체(inert gas)일 수 있다. 예를 들어, 상기 퍼지 가스는, 질소(N2), 헬륨(He), 및/또는 아르곤(Ar) 등의 상기 불활성 기체일 수 있다.On the stage, to supply the purge gas (purge gas) in the
상기 챔버(100) 내 상기 금속 산화물 전구체 물질(3) 상에 반응 가스(5)를 제공하는 단계는, 상기 챔버(100) 내부로 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)과 반응하는 상기 반응 가스(5)를 공급하여, 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)을 산화시켜 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 반응 가스(5)는, 산소(O)를 포함하는 물질일 수 있다.The step of providing a reactive gas (5) on the metal oxide precursor material (3) in the chamber (100) may include providing the reactive gas (5) reacting with the metal oxide precursor material ) To oxidize the metal oxide precursor material (3) to form the metal oxide (20) on the substrate (10). According to one embodiment, the
다시 말해서, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)은, 상기 챔버(100) 내부로 공급된 산소를 포함하는 상기 반응 가스(5)에 의해 산화되어, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100) 상에 형성된 상기 금속 산화물(20)은, 2차원의 박막 구조일 수 있다.In other words, the metal
일 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)은, 주석(Sn)을 포함할 수 있고, 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 상기 반응 가스(5)에 의해 산화되어, 상기 기판(10) 상에 형성된 상기 금속 산화물(20)은, 주석(Sn)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물(20)은, 주석 산화물일 수 있다. According to one embodiment, as described above, the metal
상술된 바와 같이, 주석(Sn)을 포함하는 상기 금속 산화물(20)을 이용하여 2차원의 박막 구조를 제조하는 경우, 기존의 2차원 박막 소재인 전이금속 칼코겐 화합물 대비 공정 온도가 낮을 수 있다. 이에 따라, 저온 공정이 가능하여 유연 기판으로의 적용이 가능할 수 있다. 또한, 상기 저온 공정으로 인해, 상기 기판(10) 및/또는 다른 박막들에 후처리 공정이 가해지는 문제를 최소화할 수 있다.As described above, when a two-dimensional thin film structure is manufactured using the
상기 챔버(100)의 상기 내부를 제2 퍼지(2nd purge)하는 단계는, 상기 챔버(100) 내에 상기 퍼지 가스를 공급하여, 상기 챔버(100) 내부의 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)과 상기 반응 가스(5)의 상기 산화 반응의 미반응 물질 및/또는 반응 부산물을 제거하는 것을 포함할 수 있다. The method comprising the interior of the
일 실시 예에 따르면, 상기 원자층 증착법이 반복적으로 수행되어, 상기 기판(10) 상에 형성되는 상기 금속 산화물(20)의 두께가 조절될 수 있다. 다시 말해서, 챔버(100) 내 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)을 제공하는 단계, 상기 챔버(100)의 내부를 상기 제1 퍼지하는 단계, 상기 챔버(100) 내 상기 금속 산화물 전구체 물질(3) 상에 상기 반응 가스(5)를 제공하는 단계, 및 상기 챔버(100)의 상기 내부를 상기 제2 퍼지하는 단계는, 하나의 단위 공정으로 정의될 수 있고, 상기 단위 공정이 반복 수행됨에 따라, 상기 기판(10) 상에 형성되는 박막 형태의 상기 금속 산화물(20)의 두께가 용이하게 조절될 수 있다.According to one embodiment, the atomic layer deposition method is repeatedly performed so that the thickness of the
상기 금속 산화물(20) 상에, 상기 금속 산화물(20)의 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 반응원소를 갖는 반응 소스(30)가 제공되는 동시에, 조성 조절 가스(40)가 제공될 수 있다(S200). 본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 도 3 및 도 4에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 조성 조절 가스(40)는 제공되지 않고, 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 반응 소스(30)만 제공될 수 있다. A
일 실시 예에 따르면, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 반응 소스(30)가 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)이 형성된 후, 상기 챔버(100) 내에 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 상기 반응 소스(30)가 공급될 수 있다. According to one embodiment, the reaction source (30) may be provided on the metal oxide (20) on the substrate (10) by the atomic layer deposition method. Specifically, after the
상술된 바와 같이, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 상기 반응 소스(30)는, S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 상기 반응원소를 포함할 수 있고, 가스(gas) 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 소스(30)는, H2S, H2Se, 또는 H2Te 중 어느 하나를 포함하는 상기 반응원소를 포함하는 가스일 수 있다.As described above, the
열처리 공정(thermal treatment)을 통해, 상기 금속 산화물(20)과 상기 반응 소스(30)를 반응시킴으로써, 상기 금속 산화물(20)은 상기 금속 및 상기 반응원소의 화합물을 포함하는 물질막(50)으로 제조될 수 있다(S300). 구체적으로, 상기 열처리 공정을 통해, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20)은, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공된 상기 반응 소스(30)와 반응하여 환원될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속은 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나와 반응하여, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 물질막(50)을 형성시킬 수 있다. 상기 기판(10) 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 물질막(50)은, 본 발명의 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)일 수 있다.By reacting the
상술된 바와 같이, 상기 원자층 증착법을 통해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)을 형성한 후, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 상기 반응원소를 포함하는 상기 반응 소스(30)를 공급하여, 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 물질막(50), 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)을 제조하는 경우, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)의 두께 조절이 용이할 뿐만 아니라, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)의 우수한 두께 균일도 및 재현성으로 인해 대면적화가 가능하여, 현 산업공정으로의 적용 가능성 및 양산성이 향상될 수 있다.As described above, after the
이하, 본 발명의 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법이 설명된다. 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에서는 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 반응 소스(30)가 제공되어 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막이 제조되는 것을 개시하고 있으나, 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에서는, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 반응 소스(30) 및 상기 조성 조절 가스(40)가 동시에 제공되어, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 상기 조성 조절 가스(40)의 유량에 따라, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막 내의 상기 금속 및 상기 반응원소의 조성비가 조절되는 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 개시한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film including a metal / chalcogen compound according to a modification of the first embodiment of the present invention will be described. In the method of manufacturing a thin film comprising a metal / chalcogenide compound according to the first embodiment, the
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하기 위한 원자층 증찹법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명함에 있어서, 앞서 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 제1 실시 예에 중복되는 부분에 대해서는 도 1 내지 도 4를 참조하기로 한다. 또한, 본 발명의 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도는, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도와 동일하므로 도 1을 참조하기로 한다.FIG. 5 is a process sectional view illustrating a method of manufacturing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to a modification of the first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a modification of the first embodiment of the present invention FIG. 1 is a view illustrating an atomic layer deposition method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to the present invention. In describing a method of manufacturing a thin film containing a metal / chalcogenide compound according to a modification of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 5 and 6, The parts overlapping with the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 4. Fig. Further, a flowchart for explaining a method for manufacturing a thin film including a metal / chalcogen compound according to a modification of the first embodiment of the present invention includes a metal / chalcogen compound according to the first embodiment of the present invention The thin film forming method according to the present invention will be described with reference to FIG.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물이(20) 형성될 수 있다(S100). 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 6, the
먼저, 상술된 바와 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 챔버(100) 내의 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 공급된 후, 상기 챔버(100)에 대하여 상기 제1 퍼지 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 증착되고, 상기 제1 퍼지 공정에 의해 상기 챔버(100) 내부의 상기 기판(10) 상에 정착하지 못한 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 제거될 수 있다. First, as described above, after the metal
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)은, 주석(Sn) 금속을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(10)의 종류에는, 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(10)은, 상기 플렉서블 기판일 수 있다.According to one embodiment, the metal
이후, 상술된 바와 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 챔버(100) 내 상기 금속 산화물 전구체 물질(3) 상에 상기 반응 가스(5)가 공급된 후, 상기 챔버(100)에 대하여 상기 제2 퍼지 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버(100) 내부로 공급된 상기 반응 가스(5)에 의해 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 산화되어, 상기 기판(10) 상에 2차원의 박막 구조인 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 반응 가스(5)는, 산소(O)를 포함하는 물질일 수 있다. Thereafter, as described above, after the
또한, 상기 제2 퍼지 공정에 의해, 상기 챔버(100) 내부의 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)과 상기 반응 가스(5)의 상기 산화 반응의 상기 미반응 물질 및/또는 상기 반응 부산물이 제거될 수 있다.In addition, the second purge step removes the unreacted material and / or the reaction by-product of the oxidation reaction of the metal
일 실시 예에 따르면, 상기 원자층 증착법이 반복적으로 수행되어, 상기 기판(10) 상에 형성되는 상기 금속 산화물(20)의 두께가 용이하게 조절될 수 있다. According to one embodiment, the atomic layer deposition method is repeatedly performed so that the thickness of the
상기 금속 산화물(20) 상에, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 상기 반응원소를 갖는 상기 반응 소스(30)가 제공되는 동시에, 상기 조성 조절 가스(40)가 제공될 수 있다(S200). 상술된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)의 제조 방법에서와 달리, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 반응 소스(30) 및 상기 조성 조절 가스(40)가 동시에 제공될 수 있다. The reaction source (30) is provided on the metal oxide (20) with the reactive element reacting with the metal of the metal oxide (20) and containing either S, Se or Te, A
일 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 상기 반응 소스(30)는, S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 상기 반응원소를 포함할 수 있고, 가스 형태일 수 있다.According to one embodiment, as described above, the
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 상기 조성 조절 가스(40)는, 수소(H2) 가스 및/또는 질소(N2) 가스일 수 있다.Also, according to one embodiment, the
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 상기 반응 소스(30)에 대한 상기 조성 조절 가스(40)의 유량비를 조절함으로써, 후술되는 상기 열처리 공정에 의해 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 S, Se, 또는 Te의 양이 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 상기 조성 조절 가스(40)의 상기 유량비가 감소할수록, 후술되는 상기 열처리 공정에 의해 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 상기 반응 소스(30)의 양이 증가되어 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 S, Se, 또는 Te의 양은 증가될 수 있다. According to one embodiment, by controlling the flow rate ratio of the
상기 열처리 공정을 통해 상기 금속 산화물(20)과 상기 반응 소스(30)를 반응시킴으로써, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속 및 상기 반응원소의 상기 화합물을 포함하는 상기 물질막(50a)이 형성될 수 있다(S300). 상술된 바와 같이, 상기 열처리 공정을 통해, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20)은, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공된 상기 반응 소스(30)와 반응하여 환원될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속은 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나와 반응하여, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 물질막(50a)을 형성시킬 수 있다. The
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물(20)에 제공된 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소가 S인 경우, 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 화합물인 SnS 및 SnS2가 상기 물질막(50a)에 포함될 수 있다.According to an embodiment, when the reactive element included in the
상술된 바와 같이, 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 반응 소스(30) 및 상기 조성 조절 가스(40)가 동시에 공급되므로, 상기 열처리 공정에 의한 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 상기 반응 소스(40)와의 상기 반응은, 상기 금속 산화물(20)에 공급되는 상기 조성 조절 가스(40)의 유량에 영향을 받을 수 있다. 다시 말해서, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 상기 반응 소스(30)에 대한 상기 조성 조절 가스(40)의 유량비에 따라, 상기 열처리 공정에 의해 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 양이 조절될 수 있다.As described above, since the
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te가 반응하여, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 물질막(50)이 형성되는 동시에, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속 및 상기 조성 조절 가스(40)의 상기 반응에 대한 부산물로 황화수소(H2S) 가스가 생성될 수 있다. According to one embodiment, the metal of the
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 열처리 공정의 온도를 조절함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 공정의 온도가 증가함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량은 증가되고, 상기 열처리 공정의 온도가 감소함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량은 감소될 수 있다.Also, according to one embodiment, the content of S, Se, or Te, which is a reactive element included in the
이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법이 설명된다. 제1 실시 예에 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에서는 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20) 상에 가스 형태의 상기 반응 소스(30)가 제공되어 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)이 제조되는 것을 개시하고 있으나, 제2 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에서는, 상기 챔버(100) 내에 제공된 파우더(powder) 형태의 상기 반응 소스(30)가 기화되어 상기 금속 산화물(20) 상에 제공됨으로써, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)이 제조되는 것을 개시한다.Hereinafter, a method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to a second embodiment of the present invention will be described. In the method of manufacturing a thin film containing a metal / chalcogenide compound in the first embodiment, the
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하기 위한 원자층 증찹법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명함에 있어서, 앞서 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 제1 실시 예에 중복되는 부분에 대해서는 도 1 내지 도 4를 참조하기로 한다. 또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도, 및 공정 단면도들은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도 및 공정 단면도들과 동일하므로, 도 1 및 도 3을 참조하기로 한다.7 is a view for explaining an atomic layer deposition method for producing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to a second embodiment of the present invention. The method of manufacturing a thin film including a metal / chalcogenide compound according to a second embodiment of the present invention shown in FIG. 7 will be described with reference to FIGS. 1 to 4, 1 to 4 will be referred to. Further, a flowchart and process sectional views for explaining a method of manufacturing a thin film including a metal / chalcogen compound according to a second embodiment of the present invention are shown in FIG. The flow charts for explaining the manufacturing method of the thin film and the process sectional views are the same as those of FIG. 1 and FIG. 3, respectively.
도 1 내지 도 4, 및 도 7을 참조하면, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다(S100). 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4 and 7, the
먼저, 상술된 바와 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 챔버(100) 내의 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 공급된 후, 상기 챔버(100)에 대하여 상기 제1 퍼지 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 증착되고, 상기 제1 퍼지 공정에 의해 상기 챔버(100) 내부의 상기 기판(10) 상에 정착하지 못한 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 제거될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)은, 주석(Sn) 금속을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(10)의 종류에는, 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(10)은, 상기 플렉서블 기판일 수 있다.First, as described above, after the metal
이후, 상술된 바와 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 챔버(100) 내 상기 금속 산화물 전구체 물질(3) 상에 상기 반응 가스(5)가 공급된 후, 상기 챔버(100)에 대하여 상기 제2 퍼지 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버(100) 내부로 공급된 상기 반응 가스(5)에 의해 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 산화되어, 상기 기판(10) 상에 2차원의 박막 구조인 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 반응 가스(5)는, 산소(O)를 포함하는 물질일 수 있다. 또한, 상기 제2 퍼지 공정에 의해, 상기 챔버(100) 내부의 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)과 상기 반응 가스(5)의 상기 산화 반응의 상기 미반응 물질 및/또는 상기 반응 부산물이 제거될 수 있다.Thereafter, as described above, after the
일 실시 예에 따르면, 상기 원자층 증착법이 반복적으로 수행되어, 상기 기판(10) 상에 형성되는 상기 금속 산화물(20)의 두께가 용이하게 조절될 수 있다. According to one embodiment, the atomic layer deposition method is repeatedly performed so that the thickness of the
상기 금속 산화물(20) 상에, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 상기 반응원소를 갖는 상기 반응 소스(30)가 제공되는 동시에, 상기 조성 조절 가스(40)가 제공될 수 있다(S200). 제2 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에서는, 제1 실시 예에 따름 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에서와 마찬가지로, 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 반응 소스(30)만 제공될 수 있다. 단, 상술된 바와 같이, 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법과 달리, 상기 챔버(100) 내부에 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)가 제공되고, 상기 챔버(100) 내부의 온도 환경에 따라, 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)가 기화되어 상기 금속 산화물(20) 상에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)는, 황 파우더(H2S powder), 셀레늄 파우더(H2Se powder), 또는 텔레륨 파우더(H2Te powder) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The reaction source (30) is provided on the metal oxide (20) with the reactive element reacting with the metal of the metal oxide (20) and containing either S, Se or Te, A
상기 열처리 공정을 통해 상기 금속 산화물(20)과 상기 반응 소스(30)를 반응시킴으로써, 상기 금속 산화물(20)은 상기 금속 및 상기 반응원소의 상기 화합물을 포함하는 상기 물질막(50)으로 제조될 수 있다(S300). 상술된 바와 같이, 상기 열처리 공정을 통해, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20)은, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공된 상기 반응 소스(30)와 반응하여 환원될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속은 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나와 반응하여, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 물질막(50a)이 형성될 수 있다. By reacting the
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물(20)에 제공된 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소가 S인 경우, 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 화합물인 SnS 및 SnS2가 상기 물질막(50a)에 포함될 수 있다.According to an embodiment, when the reactive element included in the
일 실시 예에 따르면, 상기 열처리 공정의 온도를 조절함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 공정의 온도가 증가함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량은 증가되고, 상기 열처리 공정의 온도가 감소함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량은 감소될 수 있다.According to one embodiment, by controlling the temperature of the heat treatment process, the content of the reactive element S, Se, or Te contained in the
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 열처리 공정을 통해, 상기 챔버(100) 내부에 제공된 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)가 기화되어 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 단계와, 상기 금속 산화물(20)과 반응하여 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속 및 상기 반응원소의 화합물을 포함하는 상기 물질막(50)이 형성되는 단계가 동시에 진행될 수 있다.According to one embodiment, the
이하, 본 발명의 제2 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법이 설명된다. 본 발명의 제2 실시 예에 대한 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에서는, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20) 상에 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)가 제공되어 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막이 제조되는 것을 개시하고 있으나, 제2 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법에서는, 상기 챔버(100) 내에 제공된 파우더(powder) 형태의 상기 반응 소스(30)가 기화되어 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 동시에, 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 조성 조절 가스(40)가 제공되어, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 상기 조성 조절 가스(40)의 유량에 따라, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막 내의 상기 금속 및 상기 반응원소의 조성비가 조절되는 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50a)의 제조 방법을 개시한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film containing a metal / chalcogenide compound according to a modification of the second embodiment of the present invention will be described. In the method of manufacturing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to the second embodiment of the present invention, the
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하기 위한 원자층 증찹법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명함에 있어서, 앞서 도 1 내지 도 7에 도시된 본 발명의 제1 실시 예, 제1 실시 예에 대한 변형 예, 및 제2 실시 예에 중복되는 부분에 대해서는 도 1 내지 도 7을 참조하기로 한다. 또한, 본 발명의 제2 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도, 및 공정 단면도들은 본 발명의 제1 실시 예에 대한 변형 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도 및 공정 단면도들과 동일하므로, 도 1 및 도 5를 참조하기로 한다.8 is a view for explaining an atomic layer deposition method for manufacturing a thin film containing a metal / chalcogen compound according to a modification of the second embodiment of the present invention. In the following description of a method of manufacturing a thin film including a metal / chalcogenide compound according to a modification of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 8, the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 7 For example, a modification to the first embodiment and a part overlapping with the second embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 7. Fig. Further, a flowchart and a process sectional view for explaining a method of manufacturing a thin film including a metal / chalcogenide compound according to a modified example of the second embodiment of the present invention are shown in accordance with a modification of the first embodiment of the present invention The flowcharts and the process sectional views for explaining the method of manufacturing the thin film including the metal / chalcogen compound will be referred to FIGS. 1 and 5.
도 1 내지 도 7, 및 도 8을 참조하면, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다(S100). 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 7 and 8, the
먼저, 상술된 바와 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 챔버(100) 내의 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 공급된 후, 상기 챔버(100)에 대하여 상기 제1 퍼지 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 증착되고, 상기 제1 퍼지 공정에 의해 상기 챔버(100) 내부의 상기 기판(10) 상에 정착하지 못한 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 제거될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)은, 주석(Sn) 금속을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(10)의 종류에는, 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(10)은, 상기 플렉서블 기판일 수 있다.First, as described above, after the metal
이후, 상술된 바와 같이, 상기 원자층 증착법에 의해 상기 챔버(100) 내 상기 금속 산화물 전구체 물질(3) 상에 상기 반응 가스(5)가 공급된 후, 상기 챔버(100)에 대하여 상기 제2 퍼지 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버(100) 내부로 공급된 상기 반응 가스(5)에 의해 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)이 산화되어, 상기 기판(10) 상에 2차원의 박막 구조인 상기 금속 산화물(20)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 반응 가스(5)는, 산소(O)를 포함하는 물질일 수 있다. 또한, 상기 제2 퍼지 공정에 의해, 상기 챔버(100) 내부의 상기 금속 산화물 전구체 물질(3)과 상기 반응 가스(5)의 상기 산화 반응의 상기 미반응 물질 및/또는 상기 반응 부산물이 제거될 수 있다.Thereafter, as described above, after the
일 실시 예에 따르면, 상기 원자층 증착법이 반복적으로 수행되어, 상기 기판(10) 상에 형성되는 상기 금속 산화물(20)의 두께가 용이하게 조절될 수 있다. According to one embodiment, the atomic layer deposition method is repeatedly performed so that the thickness of the
상기 금속 산화물(20) 상에, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 상기 반응원소를 갖는 상기 반응 소스(30)가 제공되는 동시에, 상기 조성 조절 가스(40)가 제공될 수 있다(S200). 상술된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)의 제조 방법에서와 달리, 상기 챔버(100) 내에 제공된 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)가 기화되어 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 동시에, 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 조성 조절 가스(40)가 제공될 수 있다. 단, 도 7을 참조하여 설명된 것과 같이, 제1 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법과 달리, 상기 챔버(100) 내부에 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)가 제공되고, 상기 챔버(100) 내부의 온도 환경에 따라, 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)가 기화되어 상기 금속 산화물(20) 상에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)는, 황 파우더(H2S powder), 셀레늄 파우더(H2Se powder), 또는 텔레륨 파우더(H2Te powder) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The reaction source (30) is provided on the metal oxide (20) with the reactive element reacting with the metal of the metal oxide (20) and containing either S, Se or Te, A
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)에 대한 상기 조성 조절 가스(40)의 유량비를 조절함으로써, 후술되는 상기 열처리 공정에 의해 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 S, Se, 또는 Te의 양이 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 상기 조성 조절 가스(40)의 상기 유량비가 감소할수록, 후술되는 상기 열처리 공정에 의해 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 상기 반응 소스(30)의 양이 증가되어 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 S, Se, 또는 Te의 양은 증가될 수 있다. According to an embodiment, by controlling the flow rate ratio of the
상기 열처리 공정을 통해 상기 금속 산화물(20)과 상기 반응 소스(30)를 반응시킴으로써, 상기 금속 산화물(20)은 상기 금속 및 상기 반응원소의 상기 화합물을 포함하는 상기 물질막(50a)으로 제조될 수 있다(S300). 상술된 바와 같이, 상기 열처리 공정을 통해, 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20)은, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공된 상기 반응 소스(30)와 반응하여 환원될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속이 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나와 반응하여, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 물질막(50a)이 형성될 수 있다.By reacting the
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물(20)에 제공된 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소가 S인 경우, 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 화합물인 SnS 및 SnS2가 상기 물질막(50a)에 포함될 수 있다.According to an embodiment, when the reactive element included in the
상술된 바와 같이, 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 반응 소스(30) 및 상기 조성 조절 가스(40)가 동시에 공급되므로, 상기 열처리 공정에 의한 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 상기 반응 소스(40)와의 상기 반응은, 상기 금속 산화물(20)에 공급되는 상기 조성 조절 가스(40)의 유량에 영향을 받을 수 있다. 다시 말해서, 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 상기 반응 소스(30)에 대한 상기 조성 조절 가스(40)의 유량비에 따라, 상기 열처리 공정에 의해 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 반응하는 S, Se, 또는 Te의 양이 조절될 수 있다.As described above, since the
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속과 상기 반응 소스(30)에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te가 반응하여, 상기 기판(10) 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 물질막(50)이 형성되는 동시에, 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속 및 상기 조성 조절 가스(40)의 상기 반응에 대한 부산물로 황화수소(H2S) 가스가 생성될 수 있다. According to one embodiment, the metal of the
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 열처리 공정의 온도를 조절함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 공정의 온도가 증가함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량은 증가되고, 상기 열처리 공정의 온도가 감소함에 따라, 상기 물질막(50) 내에 포함된 상기 반응원소인 S, Se, 또는 Te의 함량은 감소될 수 있다.Also, according to one embodiment, the content of S, Se, or Te, which is a reactive element included in the
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 열처리 공정을 통해, 상기 챔버(100) 내부에 제공된 파우더 형태의 상기 반응 소스(30)가 기화되어 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20) 상에 제공되는 단계와, 상기 금속 산화물(20)과 반응하여 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)의 상기 금속 및 상기 반응원소의 화합물을 포함하는 상기 물질막(50)이 형성되는 단계가 동시에 진행될 수 있다.될 수 있다.According to one embodiment, the
상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 종래에는 벌크(bulk) 형태의 칼코겐 화합물로부터 물리적으로 단층을 떼어내는 기계적 박리법, 및 칼코겐 화합물을 용액에 침지하여 용액을 칼코겐 화합물의 층간을 침투시킴으로써 단층을 떼어내는 액상 박리법을 통해 2차원 박막 구조의 주석계 칼코겐 화합물을 제조한다. 상기 기계적 박리법의 경우, 불규칙한 박리 및 불균일한 두계 균일도로 인해 박막의 대면적화가 어려운 문제점이 있다. 또한, 상기 액상 박리법의 경우, 상기 기계적 박리법에 비해 두께 균일도는 우수하나 2차원 박막 구조의 상기 주석계 칼코겐 화합물의 품질이 낮다.Unlike the embodiments of the present invention described above, the conventional method includes a mechanical peeling method in which a monolayer is physically removed from a bulk chalcogenide compound, and a method in which a chalcogen compound is immersed in a solution to permeate the solution between layers of a chalcogenide compound To prepare a tin-based chalcogenide compound having a two-dimensional thin film structure by liquid phase stripping. In the case of the mechanical peeling method, it is difficult to increase the area of the thin film due to irregular peeling and unevenness of the two-system uniformity. In the case of the liquid phase stripping method, the thickness uniformity is better than that of the mechanical stripping method, but the quality of the tin-based chalcogenide compound in the two-dimensional thin film structure is low.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 현 산업 공정에서는 전구체 및 반응 가스를 반응시켜 2차원 박막 구조의 상기 주석계 칼코겐 화합물을 제조하는 화학 기상 증착법을 이용한다. 이 경우, 상기 박리법들 대비 대면적으로 기판에 직접 형성할 수 있으나, 상기 박막의 두께 조절이 어렵고, 재현성이 낮은 문제점이 있다.In order to solve this problem, the present industrial process uses a chemical vapor deposition method in which the precursor and the reaction gas are reacted to prepare the tin-based chalcogen compound having a two-dimensional thin film structure. In this case, although it can be formed directly on the substrate in a large area compared to the peeling methods, it is difficult to control the thickness of the thin film and the reproducibility is low.
또한, 전이금속 칼코겐 화합물을 이용하여 2차원의 박막 구조를 제조하는 경우, 공정의 온도가 높아 적용할 수 있는 기판의 한계가 존재하며, 기판 및/또는 다른 박막들에 원치 않는 후처리 공정이 가해져 공정의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, when a two-dimensional thin film structure is manufactured using a transition metal chalcogenide compound, there is a limit of the applicable substrate due to a high temperature of the process, and an undesired post-treatment process is performed on the substrate and / The reliability of the process is deteriorated.
하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 원자층 증착법을 통해 기판(10) 상에 금속 산화물(20)을 형성한 후, 상기 금속 산화물(20) 상에 상기 금속 산화물(20)의 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 반응원소를 포함하는 반응 소스(30) 및 조성 조절 가스(40)를 동시에 제공하고, 열처리 공정을 수행함으로써 상기 기판(10) 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 물질막(50), 즉, 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)이 제조될 수 있다. However, according to the embodiment of the present invention, after the
상기 기판(10) 상에 형성된 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)은, 주석(Sn)을 포함하는 2차원의 박막 구조로, 종래의 2차원 박막 소재인 상기 전이금속 칼코겐 화합물 대비 공정 온도가 낮을 수 있다. 이에 따라, 저온 공정이 가능하여 유연 기판으로의 적용이 가능할 수 있다. 또한, 상기 저온 공정으로 인해, 상기 기판(10) 및/또는 다른 박막들에 후처리 공정이 가해지는 문제를 최소화하여 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The
또한, 상기 원자층 증착법을 이용하여, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)을 제조하는 경우, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)의 두께 조절이 용이할 뿐만 아니라, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)의 우수한 두께 균일도 및 재현성으로 인해 대면적화가 가능하여, 현 산업공정으로의 적용 가능성 및 양산성이 향상될 수 있다.In addition, when the
뿐만 아니라, 산화 반응을 통해 상기 기판(10) 상에 상기 금속 산화물(20)을 형성하고, 환원 반응을 통해 상기 기판(10) 상의 상기 금속 산화물(20)을 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)으로 제조함으로써, 공정이 쉽고, 간소화되어 공정 비용 및 공정 시간이 감소된 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막(50)의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, the
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 특성 평가 결과가 설명된다.Hereinafter, characteristics evaluation results of a thin film containing a metal / chalcogen compound according to an embodiment of the present invention will be described.
실시 예에 따른 금속/The metal / 칼코겐Chalcogen 화합물을 포함하는 박막 제조 Preparation of thin films containing compounds
원자층 증착법을 이용하여, 챔버 내의 기판 상에 금속 산화물인 주석 산화물(SnO)을 형성하였다. 구체적으로, 상기 주석 산화물의 전구체 물질을 상기 챔버 내의 상기 기판 상에 제공하고, 제1 퍼지 공정을 통해 상기 챔버 내의 상기 기판 상에 정착하지 못한 주석 산화물의 전구체 물질을 제거하였다. 상기 챔버 내의 상기 기판 상에 반응 가스를 제공하여 상기 기판 상의 상기 주석 산화물의 전구체 물질을 산화시켜 상기 기판 상에 주석 산화물을 형성하였다. 이후, 제2 퍼지 공정을 통해 상기 기판 상의 주석 산화물의 전구체 물질과 상기 반응 가스의 상기 산화 반응의 미반응 물질 및/또는 반응 부산물을 제거하였다. 상기 원자층 증착법에 의해, 상기 챔버 내에 반응 소스인 황화수소(H2S) 파우더와 제2 소스인 질소(N2) 및 수소(H2) 가스를 동시에 제공한 후, 200~900℃ 범위의 온도로 열처리함으로써, 상기 기판 상의 상기 주석 산화물을 환원시켜 금속/칼코겐 화합물인 황화주석(SnS) 및/또는 이황화주석(SnS2)을 포함하는 박막을 제조하였다.Using atomic layer deposition, tin oxide (SnO), a metal oxide, was formed on the substrate in the chamber. Specifically, the precursor material of the tin oxide was provided on the substrate in the chamber, and the precursor material of the tin oxide that did not settle on the substrate in the chamber was removed through a first purge process. A reactive gas is provided on the substrate in the chamber to oxidize the tin oxide precursor material on the substrate to form tin oxide on the substrate. Thereafter, the precursor material of tin oxide on the substrate and the unreacted material and / or reaction by-products of the oxidation reaction of the reaction gas are removed through a second purge step. (H 2 S) powder as a reaction source and nitrogen (N 2 ) and hydrogen (H 2 ) gases as a second source are simultaneously supplied into the chamber by the atomic layer deposition method, To thereby reduce the tin oxide on the substrate to produce a thin film containing tin sulfide (SnS) and / or tin disulfide (SnS 2 ), which are metal / chalcogen compounds.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 열처리 공정의 온도에 따른 XPS 그래프이다.9 is an XPS graph according to temperature of a heat treatment process of a thin film containing a metal / chalcogen compound according to an embodiment of the present invention.
실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하되, 상기 열처리 공정을 수행하지 않은 경우와, 및 상기 열처리 공정의 온도를 달리한 경우(300℃, 400℃, 500℃)에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하였다.A thin film containing a metal / chalcogen compound according to an embodiment was prepared and compared with the case where the heat treatment process was not performed and the case where the temperature of the heat treatment process was changed (300 ° C, 400 ° C, 500 ° C) A thin film comprising a metal / chalcogen compound according to an embodiment of the invention was prepared.
XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)기기를 이용하여, 상술된 방법으로 제조된 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막들에 대하여, O 1s에 대한 결합 에너지(binding energy)에 따른 발광강도(intensity)를 측정하였다.The intensity of light emission according to the binding energy for O1s was measured for thin films containing the metal / chalcogen compound prepared by the above-described method using an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) Were measured.
도 9를 참조하면, 상기 열처리 공정을 수행하지 않은 경우, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 O 1s에 대한 결합에 대한 발광 강도 피크가 가장 높은 것을 확인하였다. 또한, 상기 열처리 공정의 온도가 증가함에 따라, 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 O 1s에 대한 결합에 대한 발광 강도 피크가 감소하는 것을 확인하였다. 이로부터, 상기 열처리 공정을 수행하는 경우가 상기 열처리 공정을 수행하지 않은 경우보다, 본 발명의 실시 예에 따른 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막 내의 S 함량이 높은 것을 알 수 있었다. 또한, 상기 열처리 공정의 온도가 증가함에 따라, 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막 내의 S 함량이 증가하는 것을 확인하였다. 이로부터, 상기 열처리 공정을 수행함에 따라, 상기 반응원소인 S의 부족으로 인해 O와 결합되는 현상이 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 상기 열처리 공정의 온도가 높을수록, 상기 반응원소인 S의 부족으로 인해 O와 결합되는 현상이 최소화되는 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 9, when the heat treatment process was not performed, it was confirmed that the luminescence intensity peak for binding to O1s of the thin film containing the metal / chalcogen compound was the highest. In addition, it was confirmed that as the temperature of the heat treatment process increases, the emission intensity peak for bonding to the
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따라, 원자층 증착법을 통해 상기 기판 상에 상기 금속 산화물을 형성한 후, 상기 금속 산화물 상에 상기 금속 산화물의 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 반응원소를 포함하는 상기 반응 소스 및 상기 조성 조절 가스를 동시에 제공하고, 상기 열처리 공정을 수행함으로써 상기 기판 상에 상기 금속 및 상기 반응원소를 포함하는 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막을 제조하는 경우, 상기 열처리 공정의 온도에 따라 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막 내 포함되는 상기 반응원소(S)의 ?t량이 용이하게 조절되는 상기 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법이 제공될 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, after the metal oxide is formed on the substrate through atomic layer deposition, the metal oxide is allowed to react with the metal oxide metal, and one of S, Se, The reaction source including the reaction element and the composition control gas, and performing the heat treatment process, thereby forming a thin film containing the metal and the reactive element including the reactive element on the substrate A thin film containing the metal / chalcogen compound in which the amount of the reactive element (S) included in the thin film containing the metal / chalcogen compound is easily controlled according to the temperature of the heat treatment step A manufacturing method can be provided.
3: 금속 산화물 전구체
5: 반응 가스
10: 기판
20: 금속 산화물
30: 반응 소스(gas)
30a: 반응 소스(powder)
40: 조성 조절 가스
50, 50a: 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막
100: 챔버
110: 용기3: metal oxide precursor
5: Reaction gas
10: substrate
20: metal oxide
30: reaction source (gas)
30a: reaction source (powder)
40: Composition control gas
50, 50a: a thin film containing a metal / chalcogen compound
100: chamber
110: container
Claims (9)
상기 금속 산화물 상에, 상기 금속 산화물의 금속과 반응하고 S, Se, 또는 Te 중 어느 하나를 포함하는 반응원소를 갖는 반응 소스를 제공하는 동시에, 조성 조절 가스를 제공하는 단계; 및
열처리 공정을 통해, 상기 금속 산화물과 상기 반응 소스를 반응시켜, 상기 금속 산화물을 상기 금속 및 상기 반응원소의 화합물을 포함하는 물질막으로 형성하는 단계를 포함하되,
상기 금속 산화물 상에 제공되는 상기 조성 조절 가스의 유량에 따라, 상기 물질막 내의 상기 금속 및 상기 반응원소의 조성비가 조절되는 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.
Forming a metal oxide on the substrate;
Providing a reaction source on the metal oxide, the reaction source having a reactive element which reacts with the metal of the metal oxide and comprises one of S, Se, or Te, and provides a composition control gas; And
Reacting the metal oxide with the reaction source through a heat treatment process to form the metal oxide into a material film containing the metal and the compound of the reactive element,
And a metal / chalcogen compound in which the composition ratio of the metal and the reactive element in the material film is controlled according to a flow rate of the composition control gas provided on the metal oxide.
원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)에 의해, 상기 기판 상에 상기 금속 산화물이 형성되는 것을 포함하는 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
A metal / chalcogenide compound comprising a metal oxide formed on the substrate by atomic layer deposition (ALD).
상기 원자층 증착법을 반복적으로 수행하여, 상기 기판 상에 형성되는 상기 금속 산화물의 두께가 조절되는 것을 포함하는 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the metal / chalcogen compound is formed by repeatedly performing the atomic layer deposition method, wherein the thickness of the metal oxide formed on the substrate is controlled.
상기 기판 상에 형성된 상기 금속 산화물은, 2차원의 박막 구조인 것을 포함하는 금속/킬코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal oxide formed on the substrate comprises a two-dimensional thin film structure.
상기 금속 산화물의 상기 금속은, 주석(Sn)인 것을 포함하는 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal of the metal oxide comprises a metal / chalcogen compound including tin (Sn).
상기 금속 산화물 상에 제공되는 상기 반응 소스는, 가스 또는 파우더(powder) 형태인 것을 포함하는 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction source provided on the metal oxide comprises a metal / chalcogen compound that is in the form of a gas or a powder.
상기 반응 소스에 대한 상기 조성 조절 가스의 유량비가 감소할수록, 상기 금속 산화물의 상기 금속과 반응하는 S, Se, 또는 Te의 양이 증가되는 것을 포함하는 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
And a metal / chalcogen compound containing an amount of S, Se, or Te that reacts with the metal of the metal oxide is increased as the flow rate ratio of the composition control gas to the reaction source decreases. .
반응 부산물로 황화수소(H2S) 가스가 생성되는 것을 포함하는 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
And a metal / chalcogen compound containing hydrogen sulfide (H 2 S) gas as a reaction by-product.
상기 열처리 공정의 온도가 증가함에 따라, 상기 물질막 내에 S, Se, 또는 Te의 함량이 증가하는 것을 포함하는 금속/칼코겐 화합물을 포함하는 박막의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein a content of S, Se, or Te in the material film increases as the temperature of the heat treatment process increases.
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