KR20190051632A - Method for manufacturing oxide thin film transistor and oxide thin film transistor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산화물 박막 트랜지스터 제조방법 및 산화물 박막 트랜지스터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 채널층의 이동도를 향상시킬 수 있는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법 및 산화물 박막 트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an oxide thin film transistor and an oxide thin film transistor, and more particularly, to an oxide thin film transistor manufacturing method and an oxide thin film transistor capable of improving the mobility of a channel layer.
디스플레이 시장의 발전과 발맞추어 박막 트랜지스터의 연구도 고효율, 차세대 디스플레이로의 적용을 위하여 각각의 요구되는 성능에 맞게 변화를 거듭하고 있다. 그 중 대표적으로 산화물 반도체를 이용한 투명 박막 트랜지스터에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다.In line with the development of the display market, researches on thin film transistors have also been made to meet the required performance for high efficiency and next generation display applications. Transparent thin film transistors using oxide semiconductors have been actively studied at home and abroad.
산화물을 채널로 이용하는 박막 트랜지스터(즉, 산화물 박막 트랜지스터)는 채널층의 재질로서 ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium-Zinc Oxide), SZO(Silicon-Zinc Oxide), IGO(Indium-Gallium Oxide), IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide) 등과 같은 산화물을 사용하며, 종래의 ZnO 기반 또는 IGZO 기반의 산화물 박막 트랜지스터는 약 10 ㎠/Vs의 이동도(mobility)를 나타내고 있어서, 비산화물(예를 들어, Si, SiC 또는 GaN)을 채널로 이용하는 박막 트랜지스터에 비해서 이동도가 1 ~ 2 오더(order) 정도 낮기 때문에 산화물 박막 트랜지스터의 특성 향상을 위해서는 보다 높은 이동도가 요구된다.A thin film transistor (i.e., an oxide thin film transistor) using an oxide as a channel is formed of ZnO (Zinc Oxide), IZO (Indium-Zinc Oxide), SZO (Silicon-Zinc Oxide), IGO (Indium-Gallium Oxide) IGZO (Indium-Gallium-Zinc Oxide), and the conventional ZnO-based or IGZO-based oxide thin film transistor has a mobility of about 10 cm 2 / Vs, Si, SiC, or GaN) as a channel, the mobility is lowered by about 1 to 2 orders. Therefore, higher mobility is required to improve the characteristics of the oxide thin film transistor.
종래에는 산화물 박막 트랜지스터의 특성 향상을 위해서 300 ℃가 넘는 고온에서 산화물 채널층을 열처리하여 채널층의 이동도를 향상시켰으며, 이러한 경우에 300 ℃가 넘는 고온으로 인해 산화물 박막 트랜지스터의 다른 구성(예를 들어, 기판)에 영향(또는 손상)을 주는 문제가 발생하였다. 특히, 유리 기판을 사용하는 경우에는 300 ℃가 넘는 고온에서 유리 기판이 손상되는 문제가 있었다.Conventionally, in order to improve the characteristics of the oxide thin film transistor, the oxide channel layer is annealed at a temperature higher than 300 ° C to improve the mobility of the channel layer. In this case, due to the high temperature exceeding 300 ° C, (Or damage) to the substrate (e.g., substrate). Particularly, when a glass substrate is used, there is a problem that the glass substrate is damaged at a high temperature exceeding 300 캜.
본 발명은 상이한 전기 전도도를 갖는 이중 채널(dual channel)을 통해 채널층의 이동도를 향상시킬 수 있는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법 및 산화물 박막 트랜지스터를 제공한다.The present invention provides an oxide thin film transistor manufacturing method and oxide thin film transistor capable of improving mobility of a channel layer through a dual channel having different electric conductivity.
본 발명의 일실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터 제조방법은 기판 상에 게이트를 형성하는 과정; 상기 게이트 상에 절연체층을 형성하는 과정; 및 상기 절연체층 상에 채널층을 형성하는 과정;을 포함하고, 상기 채널층을 형성하는 과정은, 상기 절연체층 상에 제1 산화물 반도체층을 형성하는 과정; 및 상기 제1 산화물 반도체층 상에 상기 제1 산화물 반도체층과 전기 전도도가 상이한 제2 산화물 반도체층을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.A method of fabricating an oxide thin film transistor according to an embodiment of the present invention includes forming a gate on a substrate; Forming an insulator layer on the gate; And forming a channel layer on the insulator layer. The forming the channel layer includes: forming a first oxide semiconductor layer on the insulator layer; And forming a second oxide semiconductor layer having a different electrical conductivity from the first oxide semiconductor layer on the first oxide semiconductor layer.
상기 제1 산화물 반도체층을 형성하는 과정은, 상기 절연체층 상에 제1 산화물층을 증착하는 과정; 및 상기 제1 산화물층 상에 전자빔을 조사하는 과정을 포함할 수 있다.The process of forming the first oxide semiconductor layer may include depositing a first oxide layer on the insulator layer; And irradiating an electron beam onto the first oxide layer.
상기 제1 산화물층 상에 전자빔을 조사하는 과정에서는 10 내지 5,000 eV의 전자빔을 조사할 수 있다.In the process of irradiating the electron beam onto the first oxide layer, an electron beam of 10 to 5,000 eV may be irradiated.
상기 제2 산화물 반도체층을 형성하는 과정은, 상기 제1 산화물 반도체층 상에 제2 산화물층을 증착하는 과정; 및 200 내지 300 ℃의 온도에서 상기 제2 산화물층을 열처리하거나, 상기 제1 산화물층 상에 전자빔을 조사하는 과정보다 낮은 세기의 전자빔을 상기 제2 산화물층 상에 조사하는 과정을 포함할 수 있다.The forming of the second oxide semiconductor layer may include: depositing a second oxide layer on the first oxide semiconductor layer; And irradiating the second oxide layer with a lower intensity electron beam than the process of annealing the second oxide layer at a temperature of 200 to 300 ° C or irradiating the electron beam onto the first oxide layer .
상기 기판은 투명 기판일 수 있다.The substrate may be a transparent substrate.
상기 채널층을 형성하는 과정에서는 상기 제2 산화물 반도체층보다 얇은 두께로 상기 제1 산화물 반도체층을 형성할 수 있다.In the process of forming the channel layer, the first oxide semiconductor layer may be formed to have a thickness smaller than that of the second oxide semiconductor layer.
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 제2 산화물 반도체층보다 상기 전기 전도도가 높을 수 있다.The first oxide semiconductor layer may have a higher electrical conductivity than the second oxide semiconductor layer.
상기 제1 산화물 반도체층 및 상기 제2 산화물 반도체층은 인듐, 갈륨, 아연을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다.The first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer may be made of an oxide including indium, gallium, and zinc.
상기 제1 산화물 반도체층과 상기 제2 산화물 반도체층은 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함할 수 있다.The first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer may include an oxide composed of the same component.
상기 채널층을 형성하는 과정은 상기 제1 산화물 반도체층을 형성하는 과정과 상기 제2 산화물 반도체층을 형성하는 과정을 복수회 반복하여 상기 제1 산화물 반도체층과 상기 제2 산화물 반도체층을 교번 적층할 수 있다.The channel layer may be formed by repeating the process of forming the first oxide semiconductor layer and the process of forming the second oxide semiconductor layer a plurality of times to form the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer, can do.
본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터는 기판; 상기 기판 상에 형성되는 게이트; 상기 게이트 상에 형성되는 절연체층; 상기 절연체층 상에 형성되는 제1 산화물 반도체층과 상기 제1 산화물 반도체층 상에 형성되는 제2 산화물 반도체층을 포함하며, 상기 절연체층 상에 제공되는 채널층; 상기 채널층의 일측 상에 제공되는 소스; 및 상기 채널층의 타측 상에 제공되는 드레인;을 포함하고, 상기 제1 산화물 반도체층은 상기 제2 산화물 반도체층보다 전기 전도도가 높을 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an oxide thin film transistor comprising: a substrate; A gate formed on the substrate; An insulator layer formed on the gate; A channel layer provided on the insulator layer, the channel layer including a first oxide semiconductor layer formed on the insulator layer and a second oxide semiconductor layer formed on the first oxide semiconductor layer; A source provided on one side of the channel layer; And a drain provided on the other side of the channel layer, wherein the first oxide semiconductor layer may have a higher electrical conductivity than the second oxide semiconductor layer.
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 제2 산화물 반도체층보다 두께가 얇을 수 있다.The first oxide semiconductor layer may be thinner than the second oxide semiconductor layer.
상기 기판은 투명 기판일 수 있다.The substrate may be a transparent substrate.
상기 제1 산화물 반도체층 및 상기 제2 산화물 반도체층은 인듐, 갈륨, 아연을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다.The first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer may be made of an oxide including indium, gallium, and zinc.
상기 제1 산화물 반도체층과 상기 제2 산화물 반도체층은 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함할 수 있다.The first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer may include an oxide composed of the same component.
상기 제1 산화물 반도체층과 상기 제2 산화물 반도체층은 교번되어 적층될 수 있다.The first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer may be alternately stacked.
상기 제1 산화물 반도체층 및 상기 제2 산화물 반도체층은 비정질로 형성될 수 있다.The first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer may be formed of amorphous.
본 발명의 실시 형태에 따른 산화물 박막 트랜지스터 제조방법은 게이트 상에 상이한 전기 전도도를 갖는 이중 채널(dual channel)로 채널층을 형성함으로써, 채널층의 이동도를 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 산화물 반도체층 중 게이트에 인접한 제1 산화물 반도체층을 반대측의 제2 산화물 반도체층보다 전기 전도도가 높게 하여 채널층과 게이트의 전기적 연결이 안정화될 수 있고, 이에 따라 채널층의 이동도가 향상될 수 있다.The method of manufacturing an oxide thin film transistor according to an embodiment of the present invention can improve the mobility of a channel layer by forming a channel layer with a dual channel having different electric conductivity on a gate. Further, the electrical conductivity of the first oxide semiconductor layer adjacent to the gate of the plurality of oxide semiconductor layers is made higher than that of the second oxide semiconductor layer on the opposite side, so that the electrical connection between the channel layer and the gate can be stabilized, Can be improved.
그리고 제1 산화물층에 전자빔을 조사하여 제1 산화물 반도체층을 형성하므로, 높은 전기 전도도를 얻기 위해 300 ℃가 넘는 고온의 열처리 과정을 수행하지 않을 수 있고, 산화물 박막 트랜지스터의 다른 구성에 영향(또는 손상)을 주는 것을 방지할 수 있다. 특히, 유리 기판을 사용하는 경우에는 300 ℃가 넘는 고온에서 유리 기판이 손상되는 문제가 있었는데, 본 발명에서는 300 ℃가 넘는 고온의 열처리 과정을 수행하지 않으므로, 채널층의 이동도가 향상된 산화물 박막 트랜지스터를 유리 기판에 적용할 수 있다.Since the first oxide semiconductor layer is formed by irradiating the first oxide layer with an electron beam, a heat treatment process at a high temperature exceeding 300 ° C may not be performed to obtain a high electrical conductivity, Damage) can be prevented. Particularly, when a glass substrate is used, there is a problem that the glass substrate is damaged at a high temperature exceeding 300 ° C. In the present invention, since the heat treatment process at a high temperature exceeding 300 ° C. is not performed, Can be applied to a glass substrate.
한편, 제1 산화물 반도체층과 제2 산화물 반도체층은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 포함하는 산화물로 이루어져 동일한 성분을 포함하고 있으므로, 제1 산화물 반도체층과 제2 산화물 반도체층의 계면 사이에 결정학적인 매칭 등이 잘 이루어져 전체적인 박막 특성이 단일층으로 이루어진 채널층과 유사하게 복수의 산화물 반도체층이 적층된 채널층을 형성할 수 있고, 채널층의 전기적 특성 및 안정성이 향상될 수 있다.On the other hand, since the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer are made of an oxide containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn) and contain the same component, the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer It is possible to form a channel layer in which a plurality of oxide semiconductor layers are stacked in a similar manner to a channel layer in which a whole thin film characteristic is a single layer, and the electrical characteristics and stability of the channel layer Can be improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터 제조방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널층의 형성을 순서적으로 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자빔 조사를 통한 산화물층의 전기 전도도 향상을 설명하기 위한 그래프.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an oxide thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view sequentially illustrating the formation of a channel layer according to an embodiment of the present invention;
3 is a graph for explaining electric conductivity improvement of an oxide layer through electron beam irradiation according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating an oxide thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. In the description, the same components are denoted by the same reference numerals, and the drawings are partially exaggerated in size to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터 제조방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an oxide thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터 제조방법은 기판(10) 상에 게이트(110)를 형성하는 과정(S100); 상기 게이트(110) 상에 절연체층(120)을 형성하는 과정(S200); 및 상기 절연체층(120) 상에 채널층(130)을 형성하는 과정(S300);을 포함할 수 있고, 상기 채널층(130)을 형성하는 과정(S300)은, 상기 절연체층(120) 상에 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하는 과정(S310); 및 상기 제1 산화물 반도체층(131) 상에 상기 제1 산화물 반도체층(131)과 전기 전도도가 상이한 제2 산화물 반도체층(132)을 형성하는 과정(S320)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method of fabricating an oxide thin film transistor according to an embodiment of the present invention includes forming a
먼저, 기판(10) 상에 게이트(gate, 110)를 형성한다(S100). 게이트(110)는 통상의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)의 게이트일 수 있으며, 게이트(110)의 재질로는 일반적인 전극 물질로, 금속(metal)이나 전도성 산화물 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, Ti, Pt, Ru, Au, Ag, Mo, Al, W, Cu 등과 같은 금속, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide) 등과 같은 전도성 산화물로 형성될 수 있다.First, a
다음으로, 상기 게이트(110) 상에 절연체층(120)을 형성한다(S200). 절연체층(120)은 게이트(110)를 덮도록 형성될 수 있고, 단층 또는 복층일 수 있다. 절연체층(120)은 산화물 또는 질화물로 형성될 수 있고, 절연체층(120)에서 적어도 게이트(110)의 상부면 상에 형성된 부분의 두께는 일정할 수 있다. 즉, 절연체층(120)은 게이트(110)의 상부면과 평행한 부분을 가질 수 있고, 이 부분은 게이트(110) 상에 있을 수 있다.Next, an
그 다음 상기 절연체층(120) 상에 채널층(130)을 형성한다(S300). 채널층(130)은 산화물로 형성될 수 있고, 실리콘(Si)을 포함하지 않는 산화물층일 수 있으며, 게이트(110) 상에 위치할 수 있다.Next, a
상기 채널층(130)을 형성하는 과정(S300)은 상기 절연체층(120) 상에 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하는 과정(S310); 및 상기 제1 산화물 반도체층(131) 상에 상기 제1 산화물 반도체층(131)과 전기 전도도가 상이한 제2 산화물 반도체층(132)을 형성하는 과정(S320)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)이 적층되어 채널층(130)을 형성할 수 있으며, 이중 채널(dual channel)로 채널층(130)을 형성할 수 있다.The forming of the channel layer 130 (S300) may include forming a first
하부 게이트(bottom gate) 구조의 산화물 박막 트랜지스터(100)에서 채널층(130)에 운송자의 농도(carrier concentration)가 높은 산화물 박막층을 형성하는 것으로 산화물 박막 트랜지스터(100)의 이동도(mobility) 향상이 가능할 수 있고, 운송자의 농도가 높은 산화물 박막층(즉, 상기 제1 산화물 반도체층)에 추가적인 박막을 형성하여 산화물 박막 트랜지스터(100)의 이동도를 보다 향상시킬 수 있다.The mobility of the oxide
상기 채널층(130)을 형성하는 과정(S300)에서는 절연체층(120) 상에 제1 산화물 반도체층(131)을 형성할 수 있다(S310). 제1 산화물 반도체층(131)은 절연체층(120) 상에 증착된 제1 산화물층(131a)이 활성화(activation)되어 형성될 수 있다. 여기서, 제1 산화물층(131a)은 활성화되기 전에 절연 상태일 수 있고, 활성화되어 제1 산화물 반도체층(131)으로 변화될 수 있다. 이때, 제1 산화물 반도체층(131)은 ITO 등의 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO)과 상이할 수 있으며, ITO 등의 투명 전도성 산화물(TCO)은 균일하게(uniformly) 형성(또는 증착)될 수 없지만, 제1 산화물 반도체층(131)은 균일하게 형성할 수 있다. 본 발명에서는 게이트(110)와의 전기적 특성을 향상시키기 위해 게이트(110) 상에 제1 산화물 반도체층(131)을 균일하게 형성할 수 있다.In step S300 of forming the
상기 채널층(130)을 형성하는 과정(S300)에서는 제1 산화물 반도체층(131) 상에 제1 산화물 반도체층(131)과 전기 전도도가 상이한 제2 산화물 반도체층(132)을 형성할 수 있다(S320). 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131) 상에 증착된 제2 산화물층(132a)이 활성화되어 형성될 수 있다. 여기서, 제2 산화물층(132a)은 활성화되기 전에 절연 상태일 수 있고, 활성화되어 제2 산화물 반도체층(132)으로 변화될 수 있다. 이때, 제2 산화물 반도체층(132)은 ITO 등의 투명 전도성 산화물(TCO)과 상이할 수 있으며, 투명 전도성 산화물(TCO)은 균일하게 형성될 수 없지만, 제2 산화물 반도체층(132)은 균일하게 형성할 수 있다. 본 발명에서는 게이트(110)와 채널층(130) 사이의 전기적 특성을 향상시키기 위해 제1 산화물 반도체층(131) 상에 제2 산화물 반도체층(132)을 균일하게 형성할 수 있다. 그리고 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)과 전기 전도도가 상이할 수 있으며, 이러한 경우에는 복수의 산화물 반도체층(131,132) 중 상대적으로 전기 전도도가 낮은 산화물 반도체층(131 or 132)을 형성할 때에 산화물층(131a or 132a)을 300 ℃ 이하의 온도(또는 저온)에서 열처리하여 활성화시킬 수 있다.In the process of forming the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널층의 형성을 순서적으로 나타낸 단면도로, 도 2(a)는 제1 산화물층의 증착을 나타내며, 도 2(b)는 제1 산화물층의 전자빔 조사 처리를 나타내고, 도 2(c)는 제2 산화물층의 증착을 나타낸다.2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views sequentially illustrating the formation of a channel layer according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A shows deposition of a first oxide layer, 2 (c) shows the deposition of the second oxide layer.
도 2를 참조하면, 상기 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하는 과정(S310)은 상기 절연체층(120) 상에 제1 산화물층(131a)을 증착하는 과정(S311); 및 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔(Electron beam; E-beam)을 조사하는 과정(S312)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the process of forming the first oxide semiconductor layer 131 (S310) includes depositing a
상기 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하는 과정(S310)에서는 도 2(a)와 같이 절연체층(120) 상에 제1 산화물층(131a)을 증착할 수 있다(S311). 제1 산화물층(131a)은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 포함할 수 있으며, 이 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 원소와 산소(O)를 포함하는 층일 수 있고, 3원계 내지 5원계 중 어느 하나의 물질층일 수 있다.In step S310 of forming the first
상기 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하는 과정(S310)에서는 도 2(b)와 같이 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사할 수 있다(S312). 제1 산화물층(131a)은 전자빔을 조사하여 활성화시킬 수 있다. 즉, 제1 산화물 반도체층(131)은 절연체층(120) 상에 증착된 제1 산화물층(131a)에 전자빔을 조사하여 활성화시킴으로써 형성될 수 있다. 제1 산화물층(131a)에 전자빔이 조사되면, 제1 산화물층(131a)에서 결합하고 있던 산소의 결합이 끊어져 나오면서 산소 결핍(oxygen vacancy)이 형성되고, 산소 결핍이 이온화되면서 전자(electron)를 방출하게 되어 n형 반도체층이 될 수 있다. 자세하게는, 전자빔을 이용한 제1 산화물층(131a)의 활성화는 플라즈마(plasma) 소스로부터 추출된 다량의 전자들을 에너지를 가진 전자빔만으로 가속시켜 제1 산화물층(131a)에 조사함으로써 제1 산화물층(131a)의 결정성 및 물성을 향상시키는 것으로, 비교적 낮은 수 keV의 에너지를 갖는 전자가 넓은 면적의 시편을 스캔하여 조사되면 물리적인 손상없이 전자의 충돌 자체가 넓은 면적에서 표면만을 순간적으로 고르게 가열하게 되며, 이를 통해 결합하고 있던 산소의 결합이 끊어져 나오면서 산소 결핍이 형성되고 산소 결핍이 이온화되면서 전자를 방출하게 되어 n형 반도체층이 될 수 있다.In step S310 of forming the first
본 발명에서와 같이, 제1 산화물층(131a)에 전자빔(E-beam)을 조사하여 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하게 되면, 높은 전기 전도도를 얻기 위해 300 ℃가 넘는 고온에서 열처리(annealing)를 수행하지 않을 수 있고, 높은 전기 전도도를 갖는 제1 산화물 반도체층(131)을 형성할 수 있다. 이에 따라 제1 산화물 반도체층(131)과 게이트(110)의 전기적 연결이 안정화될 수 있고, 이를 통해 채널층(130)의 이동도가 향상될 수 있다.If the first
한편, 전자빔(E-beam)은 레이저 빔 및 이온빔과 빔(beam)을 이루고 있는 물질이 다르며, 이로 인해 각기 가지고 있는 물질의 질량에 따라 에너지의 크기가 달라진다. 레이저 빔 및 이온빔은 물질의 질량 크기가 너무 커서 박막의 후처리에 사용하는 경우에 박막에 손상을 줄 수 있으므로, 박막의 안정화 및 활성화를 위한 후처리 공정용이 아닌 박막의 식각 및 가공용으로 주로 쓰이게 된다. 하지만, 전자빔(E-beam)의 경우에는 가장 작은 질량을 가진 전자를 이용함으로써, 물질의 질량으로부터 오는 에너지가 작아 박막에 큰 데이지를 주지 않을 수 있고, 이에 따라 제1 산화물층(131a)에 전자빔을 조사하는 경우에 안정화 및 특성 향상을 얻을 수 있다.On the other hand, the E-beam differs from the laser beam and the material constituting the beam and the beam, and thus the magnitude of energy varies depending on the mass of each material. The laser beam and the ion beam are mainly used for the etching and processing of a thin film which is not easy for the post-treatment for stabilization and activation of the thin film, since the mass of the material is too large to damage the thin film when used for post-treatment of the thin film . However, in the case of an electron beam (E-beam), since electrons having the smallest mass are used, the energy from the mass of the material is small, so that no large daisy is given to the thin film, The stabilization and the improvement of the characteristics can be obtained.
그리고 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)에서는 10 내지 5,000 eV의 전자빔을 조사할 수 있다. 채널층(130)이 결정질로 이루어지는 경우에는 채널층(130)의 온(On)/오프(Off) 특성(또는 스위칭 특성)이 열화되거나 반도체 특성을 잃어버리게 되는 문제가 발생할 수 있다. 5,000 eV를 초과하여 전자빔을 조사하게 되면, 제1 산화물 반도체층(131)이 결정화될 수 있고, 10 eV 미만으로 전자빔을 조사하게 되면, 절연 상태의 제1 산화물층(131a)이 반도체 상태인 제1 산화물 반도체층(131)으로 변화되지 않을 수 있다. 이에 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)에서 10 내지 5,000 eV의 전자빔을 조사하여 제1 산화물 반도체층(131)을 비정질로 형성할 수 있다.In the step S312 of irradiating the electron beam onto the
한편, 상기 제2 산화물 반도체층(132)을 형성하는 과정(S320)에서 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)보다 낮은 세기의 전자빔을 제2 산화물층(132a) 상에 조사하여 제2 산화물층(132a)을 활성화시키는 경우에는 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)보다 전자빔의 세기가 낮도록 10 내지 5,000 eV의 범위에서 전자빔의 세기가 알맞게 선택될 수 있으며, 제2 산화물 반도체층(132)도 비정질로 형성할 수 있다.Meanwhile, in the process of forming the second oxide semiconductor layer 132 (S320), a lower intensity electron beam is irradiated onto the
상기 제2 산화물 반도체층(132)을 형성하는 과정(S320)은 상기 제1 산화물 반도체층(131) 상에 제2 산화물층(132a)을 증착하는 과정(S321); 및 200 내지 300 ℃의 온도에서 상기 제2 산화물층(132a)을 열처리하거나, 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)보다 낮은 세기의 전자빔을 상기 제2 산화물층(132a) 상에 조사하는 과정(S322)을 포함할 수 있다.The step of forming the second oxide semiconductor layer 132 (S320) may include depositing a
상기 제2 산화물 반도체층(132)을 형성하는 과정(S320)에서는 도 2(c)와 같이 제1 산화물 반도체층(131) 상에 제2 산화물층(132a)을 증착할 수 있다(S321). 제2 산화물층(132a)은 인듐, 갈륨, 아연을 포함할 수 있으며, 이 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 원소와 산소(O)를 포함하는 층일 수 있고, 3원계 내지 5원계 중 어느 하나의 물질층일 수 있다.2C, a
상기 제2 산화물 반도체층(132)을 형성하는 과정(S320)에서는 200 내지 300 ℃의 온도에서 제2 산화물층(132a)을 열처리할 수 있고, 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)보다 낮은 세기의 전자빔을 제2 산화물층(132a) 상에 조사할 수도 있다(S322).In the step of forming the second oxide semiconductor layer 132 (S320), the
200 내지 300 ℃의 온도에서 제2 산화물층(132a)을 열처리하여 제2 산화물층(132a)을 활성화시킴으로써 제2 산화물 반도체층(132)을 형성할 수 있다. 여기서, 전자빔 조사를 통해 제1 산화물 반도체층(131)의 전기 전도도가 높아질 수 있으므로, 300 ℃ 이하의 온도에서 제2 산화물층(132a)을 열처리하여 활성화시킬 수 있다. 300 ℃가 넘는 고온에서 열처리를 하게 되면, 산화물 박막 트랜지스터(100)의 다른 구성(예를 들어, 기판)에 영향(또는 손상)을 줄 수 있고, 특히 기판(10)이 유리 기판 등의 투명 기판인 경우에는 300 ℃가 넘는 고온에서 기판(10)이 손상될 수 있다. 반면에, 200 ℃ 미만의 온도에서 제2 산화물층(132a)을 열처리하게 되면, 활성화가 미미하여 제2 산화물 반도체층(132)이 형성되지 않거나 원하는 제2 산화물 반도체층(132)의 전기 전도도를 얻을 수 없다.The
한편, 200 내지 300 ℃의 열처리를 통하여 제2 산화물 반도체층(132)의 전기 전도도를 향상시키는 데에는 한계가 있으나, 제2 산화물층(132a)을 활성화시켜 제2 산화물 반도체층(132)을 형성하는 데에는 아무런 문제가 없다. 이때, 열처리 온도를 너무 높이게 되면, 전기적인 특성 향상을 얻을 수 있지만, 전기적 특성 향상의 임계점이 존재하고 필요 이상의 열은 오히려 산화물 박막 트랜지스터(100)의 다른 구성에 데미지(damage)가 되어 산화물 박막 트랜지스터(100)의 특성을 저하시킬 수 있다. 300 ℃를 넘는 높은 온도에서 산화물층(131a or 132a)을 열처리하는 경우, 전자빔 조사를 통한 전기 전도도 향상과 같은 효과를 얻을 수 있지만, 고온에 의한 악영향으로 인해 유리 기판(glass), 플렉시블 기판 등을 이용시에는 300 ℃를 넘는 고온의 열처리를 적용하기 어렵다. 여기서, 제2 산화물층(132a)의 열처리를 통하여 절연체와 같은 상태의 제2 산화물층(132a)의 전기적인 특성을 제2 산화물 반도체층(132)의 전기적인 특성으로 활성화시켜 채널층(130)으로 사용할 수 있다.On the other hand, there is a limitation in improving the electrical conductivity of the second
상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)보다 낮은 세기의 전자빔을 제2 산화물층(132a) 상에 조사하여 제2 산화물층(132a)을 활성화시킴으로써 제2 산화물 반도체층(132)을 형성할 수도 있다.The
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자빔 조사를 통한 산화물층의 전기 전도도 향상을 설명하기 위한 그래프로, 도 3(a)는 300 ℃의 열처리와 전자빔 조사를 비교하기 위한 그래프이고, 도 3(b)는 비활성화와 300 ℃의 열처리를 비교하기 위한 그래프이다.FIG. 3 is a graph for explaining electric conductivity improvement of an oxide layer through electron beam irradiation according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a graph for comparing annealing at 300.degree. (b) is a graph for comparing deactivation and heat treatment at 300 ° C.
도 3을 참조하면, 제2 산화물층(132a)에 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)보다 낮은 세기의 전자빔을 조사하여 제2 산화물층(132a)을 활성화시킬 수 있다. 전자빔의 세기를 조절하여 산화물 반도체층(131,132)의 전기 전도도를 조절할 수 있으므로, 제2 산화물층(132a)에 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)보다 낮은 세기의 전자빔을 조사하여 제1 산화물 반도체층(131)보다 전기 전도도가 낮은 제2 산화물 반도체층(132)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
제1 산화물 반도체층(131)은 제2 산화물 반도체층(132)보다 상기 전기 전도도가 높을 수 있다. 채널층(130)의 이동도는 주로 채널층(130)과 게이트(110)의 전기적 연결에 관계되므로, 제1 산화물 반도체층(131)의 전기 전도도를 높게 하여 제1 산화물 반도체층(131)과 게이트(110)의 전기적 연결이 안정화되도록 할 수 있고, 이를 통해 채널층(130)의 이동도를 향상시킬 수 있다. 이로 인해 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)보다 낮은 전기 전도도를 가질 수 있다.The first
여기서, 상기 전기 전도도가 높은 산화물 반도체층(131 or 132)의 위치가 채널층(130)의 이동도 향상에 큰 영향을 미치며, 게이트(110)와 접하는 위치(즉, 하부)에 산화물 반도체층(131,132)의 캐리어 밀도(carrier density)가 더 높은 제1 산화물 반도체층(131)을 위치시킴으로써, 제1 산화물 반도체층(131)이 산화물 박막 트랜지스터(100)에서 운송자(carrier)의 공급자 역할을 하여 산화물 박막 트랜지스터(100)의 이동도 향상에 기여할 수 있다.The position of the
한편, 제2 산화물 반도체층(132)이 제1 산화물 반도체층(131) 이상의 전기 전도도를 갖기 위해서는 제2 산화물층(132a)을 300 ℃가 넘는 고온에서 열처리하거나, 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)에서의 전자빔 세기 이상의 전자빔을 제2 산화물층(132a) 상에 조사하여야 한다. 300 ℃가 넘는 고온에서 열처리를 하는 경우에는 산화물 박막 트랜지스터(100)의 다른 구성에 영향을 줄 수 있고, 상기 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하는 과정(S312)에서의 전자빔 세기 이상의 전자빔을 조사하는 경우에는 전자빔 조사로 인해 채널층(130) 최상부의 제2 산화물 반도체층(132)의 표면 거칠기가 변하게 되어 제2 산화물 반도체층(132) 상에 형성되는 소스(source, 140), 드레인(drain, 150) 및 보호층(160) 사이의 전기적 특성의 재현성 및 균일성 등에 문제가 발생할 수 있다.The second
기판(10)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 기판은 유리 기판일 수 있다. 본 발명에서는 300 ℃가 넘는 고온의 열처리 과정을 수행하지 않으므로, 유리 기판 등의 투명 기판을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 채널층(130)의 이동도가 향상된 산화물 박막 트랜지스터(100)를 유리 기판에 적용할 수 있다.The
제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)은 인듐, 갈륨, 아연을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있으며, 인듐, 갈륨, 아연 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 원소와 산소(O)를 포함하는 산화물일 수 있다. 예를 들어, 제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)은 인듐-갈륨-아연 산화물(Indium-Gallium-Zinc Oxide; IGZO), 인듐-갈륨-아연-주석 산화물(Indium-Gallium-Zinc-Tin Oxide; IGZTO), 아연-갈륨-주석 산화물(Zinc-Gallium-Tin Oxide; ZnGaSnO), 인듐-아연 산화물(Indium Zinc Oxide; InZnO), 아연-주석 산화물(Zinc Tin Oxide; ZnSnO) 중 적어도 어느 하나의 산화물로 이루어질 수 있다. 이러한 산화물들은 저온(예를 들어, 300 ℃ 이하)에서 증착이 가능하며, 대면적 증착이 용이한 장점을 가진다. 또한, 게이트(110) 상에 균일하게 증착될 수 있어 제1 산화물 반도체층(131)의 균일도(uniformity)가 향상될 수 있고, 이에 따라 제1 산화물 반도체층(131)과 게이트(110)의 전기적 연결이 보다 안정화될 수 있다.The first
하지만, 이러한 산화물 기반의 박막 트랜지스터는 약 10 ㎠/Vs의 이동도를 나타내고 있어서, 다른 물질(예를 들어, Si, SiC 또는 GaN)을 채널로 이용하는 박막 트랜지스터에 비해서 이동도가 1 ~ 2 오더(order) 정도 낮은 단점이 있으며, UD급의 대면적 디스플레이가 가능하도록 약 30 ㎠/Vs 이상의 이동도를 확보할 필요가 있다.However, such oxide-based thin film transistors exhibit a mobility of about 10 cm2 / Vs, and thus have a mobility of 1 to 2 orders of magnitude more than thin film transistors using other materials (for example, Si, SiC or GaN) order, and it is necessary to secure a mobility of about 30 ㎠ / Vs or more in order to enable UD class large area display.
이에 본 발명에서는 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하여 제1 산화물 반도체층(131)을 형성함으로써, 제1 산화물 반도체층(131)의 전기 전도도를 향상시켜 약 30 ㎠/Vs 이상의 이동도를 확보할 수 있다. 또한, 제2 산화물 반도체층(132)도 인듐, 갈륨, 아연을 포함하는 산화물로 이루어져 제1 산화물 반도체층(131) 상에 균일하게 증착될 수 있고, 제2 산화물 반도체층(132)의 균일도가 향상될 수 있다.In the present invention, the first
그리고 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)은 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함할 수 있으며, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)은 동일한 성분으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)은 동종 물질(또는 산화물)로 이루어질 수 있으며, 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 동종 계열의 물질로 이루어질 수도 있다. 제1 산화물 반도체층(131)의 전기 전도도를 향상시키기 위해 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하여 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하는 경우에는 제2 산화물층(132a)이 증착되는 제1 산화물 반도체층(131)의 표면 거칠기가 변하게 될 수 있다. 이러한 경우, 제1 산화물 반도체층(131) 상에 형성되는 제2 산화물 반도체층(132)과의 전기적 특성의 재현성 및 균일성 등에 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에서와 같이, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)이 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함하게 되면, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)의 계면 사이에 결정학적인 매칭 등이 잘 이루어져 제2 산화물 반도체층(132) 및/또는 채널층(130)의 균일성이 향상될 수 있으며, 전체적인 채널층(130)의 특성이 단일층으로 이루어진 채널층과 유사하게 될 수 있어 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132) 사이의 전기적 특성의 재현성이 향상될 수 있고, 채널층(130)의 전기적 특성 및 안정성이 향상될 수 있다.The first
한편, 이종 물질을 통해 전기 전도도가 상이한 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)을 형성할 수도 있으나, 이러한 경우에는 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)의 계면 사이에 결정학적인 매칭 등이 이루어지지 않아 이중 채널의 효과가 발현되지 않을 수 있다. 이에 본 발명에서는 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)이 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함하도록 하여 전체적인 채널층(130)의 특성을 단일층으로 이루어진 채널층과 유사하게 만듦으로써, 이중 채널의 효과를 극대화할 수 있다.The first
다시 말하면, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)의 물질로 금속이나 다른 이종 물질을 사용하는 경우에는 이종 접합(heterojuncrion)에 의한 계면 형성이나 쇼트키 장벽(schottky barrier)로 인한 산화물 박막 트랜지스터(100)의 전기적 특성 저하가 발생하지만, 본 발명에서는 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)의 물질로 금속이나 서로 다른 이종 물질이 아닌 동종 계열의 물질 또는 동종 물질을 사용하여 이종 접합에 의한 계면 형성이나 쇼트키 장벽로 인한 산화물 박막 트랜지스터(100)의 전기적 특성 저하가 없을 수 있다.In other words, when a metal or another hetero-material is used as the material of the first
상기 채널층(130)을 형성하는 과정(S300)에서는 제2 산화물 반도체층(132)보다 얇은 두께로 제1 산화물 반도체층(131)을 형성할 수 있다. 이때, 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 제1 산화물층(131a)과 제2 산화물층(132a)을 상이한 두께로 증착할 수 있다. 전자빔은 제1 산화물층(131a)의 상부에서 조사되므로, 제1 산화물층(131a)의 두께가 두꺼운 경우에는 제1 산화물층(131a)의 내부(또는 상기 제1 산화물층의 상부면에서 먼 부분)에 충분한 에너지가 전달되지 않아 제1 산화물층(131a) 중 활성화되지 못한 부분이 발생할 수 있다. 이로 인해 제1 산화물층(131a) 전체가 활성화되어 제1 산화물 반도체층(131)을 형성할 수 있도록 제1 산화물 반도체층(131)을 얇은 두께로 형성할 수 있다. 산화물층(131a,132a) 상에 전자빔을 조사하게 되면, 산화물층(131a,132a)의 표면에서 활성화 반응이 일어날 뿐만 아니라 수 ㎚ 내지 수십 ㎚ 정도의 에너지 침투 깊이까지 활성화 반응이 일어난다. 상기 에너지 침투 깊이는 산화물층(131a,132a)의 구성 물질에 따라 달라질 수 있으며, 산화물층(131a,132a)의 구성 물질에 따른 에너지 침투 깊이에 대응하는(또는 매칭되는) 두께(또는 두께 이하)로 제1 산화물층(131a)을 증착할 수 있고, 이에 따라 제1 산화물층(131a) 전체가 활성화되어 제1 산화물 반도체층(131)이 형성될 수 있다.In the step of forming the channel layer 130 (S300), the first
한편, 채널층(130)의 우수한 전기적 특성을 위해서는 충분한 캐리어 개수가 확보되어야 하므로, 충분한 캐리어 개수를 위해 소정 두께로 채널층(130)을 형성할 수 있다. 이때, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께가 얇으므로, 채널층(130)의 소정 두께를 확보하기 위해 제2 산화물 반도체층(132)을 제1 산화물 반도체층(131)보다 두껍게 형성할 수 있고, 이에 따라 채널층(130)에 충분한 캐리어 개수가 확보될 수 있다.On the other hand, a sufficient number of carriers must be secured for the excellent electrical characteristics of the
예를 들어, 채널층(130)의 두께는 10 내지 100 ㎚(바람직하게는, 약 40 내지 60 ㎚)일 수 있으며, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께는 제2 산화물 반도체층(132) 두께의 약 5 내지 30 %일 수 있고, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께는 약 0.5 내지 23 ㎚(바람직하게는, 약 2 내지 14 ㎚), 제2 산화물 반도체층(132)의 두께는 약 8 내지 95 ㎚(바람직하게는, 약 31 내지 57 ㎚)일 수 있다. 이때, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께와 제2 산화물 반도체층(132)의 두께의 비가 약 1 : 3일 수 있고, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께가 1, 제2 산화물 반도체층(132)의 두께가 3일 때에 좋은 전기적 특성을 보일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 전자빔의 상기 에너지 침투 깊이에 따라 제1 산화물 반도체층(131)의 두께가 정해질 수 있고, 채널층(130)의 두께와 제1 산화물 반도체층(131)의 두께에 따라 제2 산화물 반도체층(132)의 두께가 정해질 수 있다.For example, the
그리고 상기 채널층(130)을 형성하는 과정(S300)에서는 스퍼터링법을 이용하여 제1 산화물층(131a)과 제2 산화물층(132a)을 상이한 두께로 증착할 수 있다. 스퍼터링법은 산화물층(131a,132a)의 두께 조절이 용이하며, 산화물층(131a,132a)을 밀도있게 증착할 수 있다. 반면에, 다른 증착법(들)은 증착 속도가 빠를 수 있으나, 산화물층(131a,132a)을 밀도있게 증착할 수 없다. 이에 본 발명에서는 스퍼터링법을 이용하여 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)의 우수한 전기적 특성을 위해 제1 산화물층(131a)과 제2 산화물층(132a)을 밀도있게 증착할 수 있고, 용이하게 산화물층(131a,132a)의 두께를 조절할 수 있으며, 제1 산화물층(131a)과 제2 산화물층(132a)을 상이한 두께로 증착할 수 있다.In the step of forming the channel layer 130 (S300), the
상기 채널층(130)을 형성하는 과정(S300)은 상기 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하는 과정(S310)과 상기 제2 산화물 반도체층(132)을 형성하는 과정(S320)을 복수회 반복하여 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)을 교번 적층할 수 있다. 이때, 채널층(130) 상에 형성되는 소스(140), 드레인(150) 및 보호층(160) 사이의 전기적 특성의 재현성 및 균일성 등을 위해 채널층(130)의 최상부에 상부면의 표면 거칠기가 변하지 않은 제2 산화물 반도체층(132)을 형성할 수 있다. 채널층(130)은 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)이 교번 적층되어 형성될 수도 있으며, 이러한 경우에 전기 전도도가 높은 제1 산화물 반도체층(131)의 총 부피(또는 상기 채널층에서 상기 제1 산화물 반도체층의 총 비율)가 증가하여 채널층(130)의 이동도가 더욱 향상될 수 있다.The formation of the
한편, 상기 채널층(130)을 형성하는 과정(S300)은 제1 산화물 반도체층(131) 또는 제2 산화물 반도체층(132) 상에 제3 산화물 반도체층(미도시)을 형성하는 과정(S330)을 더 포함할 수 있다. 제1 산화물 반도체층(131) 또는 제2 산화물 반도체층(132) 상에 제3 산화물 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다(S330). 제3 산화물 반도체층(미도시)은 채널층(130)의 최상부에 형성될 수도 있고, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)의 사이에 형성될 수도 있다. 채널층(130)의 최상부에 형성되는 경우에는 제3 산화물 반도체층(미도시)이 제2 산화물 반도체층(132)과 같거나 제2 산화물 반도체층(132)보다 낮은 전기 전도도를 가질 수 있고, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)의 사이에 형성되는 경우에는 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132) 중 어느 하나의 전기 전도도와 같거나 제1 산화물 반도체층(131)의 전기 전도도와 제2 산화물 반도체층(132)의 전기 전도도 사이의 전기 전도도를 가질 수 있다. 이때, 전자빔의 세기를 조절하여 제1 산화물 반도체층(131), 제2 산화물 반도체층(132) 및/또는 제3 산화물 반도체층(미도시)의 전기 전도도를 조절할 수 있다. 그리고 제3 산화물 반도체층(미도시)의 두께는 채널층(130)의 두께, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께 및 제2 산화물 반도체층(132)의 두께에 따라 알맞게 정해질 수 있다.The formation of the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating an oxide thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터를 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터 제조방법과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 4, the oxide thin film transistor according to another embodiment of the present invention will be described in detail. However, the elements overlapping with those described above in connection with the method of manufacturing an oxide thin film transistor according to an embodiment of the present invention will be omitted .
본 발명의 다른 실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터(100)는 기판(10); 상기 기판(10) 상에 형성되는 게이트(110); 상기 게이트(110) 상에 형성되는 절연체층(120); 상기 절연체층(120) 상에 형성되는 제1 산화물 반도체층(131)과 상기 제1 산화물 반도체층(131) 상에 형성되는 제2 산화물 반도체층(132)을 포함하며, 상기 절연체층(120) 상에 제공되는 채널층(130); 상기 채널층(130)의 일측 상에 제공되는 소스(140); 및 상기 채널층(130)의 타측 상에 제공되는 드레인(150);을 포함할 수 있고, 상기 제1 산화물 반도체층(131)은 상기 제2 산화물 반도체층(132)보다 전기 전도도가 높을 수 있다.An oxide
기판(10)은 산화물 박막 트랜지스터(100)가 형성되는 지지층으로서의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)은 플라스틱 기판, 실리콘 기판, 화합물 반도체 기판 등일 수 있고, 유리 기판일 수도 있다. 또한, 기판(10)은 유연(flexible)할 수도 있다.The
게이트(110)는 기판(10) 상에 형성될 수 있고, 통상의 박막 트랜지스터의 게이트일 수 있으며, 게이트(110)의 재질로는 일반적인 전극 물질로, 금속이나 전도성 산화물 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, Ti, Pt, Ru, Au, Ag, Mo, Al, W, Cu 등과 같은 금속, IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide) 등과 같은 전도성 산화물로 형성될 수 있다.The
절연체층(120)은 게이트(110) 상에 게이트(110)를 덮도록 형성될 수 있고, 단층 또는 복층일 수 있다. 절연체층(120)은 산화물 또는 질화물로 형성될 수 있고, 절연체층(120)에서 적어도 게이트(110)의 상부면 상에 형성된 부분의 두께는 일정할 수 있다. 즉, 절연체층(120)은 게이트(110)의 상부면과 평행한 부분을 가질 수 있고, 이 부분은 게이트(110) 상에 있을 수 있다.The
채널층(130)은 절연체층(120) 상에 제공될 수 있고, 절연체층(120) 상에 형성되는 제1 산화물 반도체층(131)과 제1 산화물 반도체층(131) 상에 형성되는 제2 산화물 반도체층(132)을 포함할 수 있다. 채널층(130)은 산화물로 형성될 수 있고, 실리콘(Si)을 포함하지 않는 산화물층일 수 있으며, 게이트(110) 상에 위치할 수 있다.The
제1 산화물 반도체층(131)은 절연체층(120) 상에 형성될 수 있으며, 절연체층(120) 상에 증착된 제1 산화물층(131a)이 활성화(activation)되어 형성될 수 있다. 여기서, 제1 산화물층(131a)은 활성화되기 전에 절연 상태일 수 있고, 활성화되어 제1 산화물 반도체층(131)으로 변화될 수 있다.The first
제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131) 상에 형성될 수 있으며, 제1 산화물 반도체층(131) 상에 증착된 제2 산화물층(132a)이 활성화되어 형성될 수 있다. 여기서, 제2 산화물층(132a)은 활성화되기 전에 절연 상태일 수 있고, 활성화되어 제2 산화물 반도체층(132)으로 변화될 수 있다. 이때, 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)과 전기 전도도가 상이할 수 있다.The second
소스(140)는 채널층(130)의 일측 상에 제공될 수 있고, 채널층(130)의 일측(또는 한 쪽)과 접촉될 수 있다.The
드레인(150)은 채널층(130)의 일측과 대향하는 채널층(130)의 타측 상에 제공될 수 있고, 채널층(130)의 타측(또는 다른 쪽)과 접촉될 수 있으며, 소스(140)와 이격될 수 있다.The
한편, 소스(140)와 드레인(150)은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 텅스텐(W) 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 소스(140)와 드레인(150)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있으며, 소스(140) 및 드레인(150)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수도 있다. 이때, 소스(140) 및 드레인(150)은 게이트(110)와 동일 또는 다른 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트(110)가 티타늄/구리 적층막으로 이루어진 경우에는 소스(140) 및 드레인(150)도 티타늄/구리 적층막으로 이루어질 수 있다.The
그리고 제1 산화물 반도체층(131)은 제2 산화물 반도체층(132)보다 전기 전도도가 높을 수 있다. 이러한 경우에는 상대적으로 전기 전도도가 낮은 제2 산화물 반도체층(132)을 형성할 때에 제2 산화물층(132a)을 300 ℃ 이하의 온도에서 열처리하여 활성화시킬 수 있다. 채널층(130)의 이동도는 주로 채널층(130)과 게이트(110)의 전기적 연결에 관계되므로, 제1 산화물 반도체층(131)의 전기 전도도를 높게 하여 제1 산화물 반도체층(131)과 게이트(110)의 전기적 연결이 안정화되도록 할 수 있고, 이를 통해 채널층(130)의 이동도를 향상시킬 수 있다. 이로 인해 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)보다 낮은 전기 전도도를 가질 수 있다.The first
본 발명에 따른 산화물 박막 트랜지스터(100)는 본 발명의 일실시예에 따른 산화물 박막 트랜지스터 제조방법으로 제조될 수 있다.The oxide
제1 산화물 반도체층(131)은 제2 산화물 반도체층(132)보다 두께가 얇을 수 있다. 이때, 제1 산화물 반도체층(131)은 제1 산화물층(131a)에 전자빔이 조사되어 형성될 수 있고, 제2 산화물 반도체층(132)은 제2 산화물층(132a)이 열처리되어 형성될 수 있다. 전자빔은 제1 산화물층(131a)의 상부에서 조사되므로, 제1 산화물층(131a)의 두께가 두꺼운 경우에는 제1 산화물층(131a)의 내부에 충분한 에너지가 전달되지 않아 제1 산화물층(131a) 중 활성화되지 못한 부분이 발생할 수 있다. 이로 인해 제1 산화물층(131a) 전체가 활성화되어 제1 산화물 반도체층(131)을 형성할 수 있도록 제1 산화물 반도체층(131)을 얇은 두께로 형성할 수 있다.The first
한편, 채널층(130)의 우수한 전기적 특성을 위해서는 충분한 캐리어 개수가 확보되어야 하므로, 충분한 캐리어 개수를 위해 소정 두께로 채널층(130)을 형성할 수 있다. 이때, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께가 얇으므로, 채널층(130)의 소정 두께를 확보하기 위해 제2 산화물 반도체층(132)을 제1 산화물 반도체층(131)보다 두껍게 형성할 수 있고, 이에 따라 채널층(130)에 충분한 캐리어 개수가 확보될 수 있다.On the other hand, a sufficient number of carriers must be secured for the excellent electrical characteristics of the
예를 들어, 채널층(130)의 두께는 10 내지 100 ㎚(바람직하게는, 약 40 내지 60 ㎚)일 수 있으며, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께는 제2 산화물 반도체층(132) 두께의 약 5 내지 30 %일 수 있고, 제1 산화물 반도체층(131)의 두께는 약 0.5 내지 23 ㎚(바람직하게는, 약 2 내지 14 ㎚), 제2 산화물 반도체층(132)의 두께는 약 8 내지 95 ㎚(바람직하게는, 약 31 내지 57 ㎚)일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않을 수 있다.For example, the
기판(10)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 기판은 유리 기판(glass)일 수 있다. 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터(100)는 300 ℃가 넘는 고온의 열처리 과정을 거치지 않아서, 유리 기판 등의 투명 기판을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 유리 기판에 적용된 높은 채널층(130)의 이동도를 갖는 산화물 박막 트랜지스터(100)를 제공할 수 있다.The
제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)은 인듐, 갈륨, 아연을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있으며, 인듐, 갈륨, 아연 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 원소와 산소(O)를 포함하는 산화물일 수 있다. 예를 들어, 제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)은 IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide), IGZTO(Indium-Gallium-Zinc-Tin Oxide), ZnGaSnO(Zinc-Gallium-Tin Oxide), InZnO(Indium Zinc Oxide), ZnSnO(Zinc Tin Oxide) 중 적어도 어느 하나의 산화물로 이루어질 수 있다. 이러한 산화물들은 저온(예를 들어, 300 ℃ 이하)에서 증착이 가능하며, 대면적 증착이 용이한 장점을 가진다. 또한, 게이트(110) 상에 균일하게 증착될 수 있어 제1 산화물 반도체층(131)의 균일도가 향상될 수 있고, 이에 따라 제1 산화물 반도체층(131)과 게이트(110)의 전기적 연결이 보다 안정화될 수 있다. 그리고 제2 산화물 반도체층(132)도 인듐, 갈륨, 아연을 포함하는 산화물로 이루어져 제1 산화물 반도체층(131) 상에 균일하게 증착될 수 있고, 제2 산화물 반도체층(132)의 균일도가 향상될 수 있다.The first
한편, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)은 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함할 수 있으며, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)은 동일한 성분으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)은 동종 물질로 이루어질 수 있으며, 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 동종 계열의 물질로 이루어질 수도 있다. 제1 산화물 반도체층(131)의 전기 전도도를 향상시키기 위해 제1 산화물층(131a) 상에 전자빔을 조사하여 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하는 경우에는 제2 산화물층(132a)이 증착되는 제1 산화물 반도체층(131)의 표면 거칠기가 변하게 될 수 있다. 이러한 경우, 제1 산화물 반도체층(131) 상에 형성되는 제2 산화물 반도체층(132)과의 전기적 특성의 재현성 및 균일성 등에 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에서와 같이, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)이 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함하게 되면, 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)의 계면 사이에 결정학적인 매칭 등이 잘 이루어져 제2 산화물 반도체층(132) 및/또는 채널층(130)의 균일성이 향상될 수 있으며, 전체적인 채널층(130)의 특성이 단일층으로 이루어진 채널층과 유사하게 될 수 있어 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132) 사이의 전기적 특성의 재현성이 향상될 수 있고, 채널층(130)의 전기적 특성 및 안정성이 향상될 수 있다.The first
그리고 제1 산화물 반도체층(131)과 제2 산화물 반도체층(132)은 교번되어 적층될 수 있다. 이러한 경우, 채널층(130)에서 전기 전도도가 높은 제1 산화물 반도체층(131)의 총 부피가 증가할 수 있어 채널층(130)의 이동도가 더욱 향상될 수 있다.The first
또한, 제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)은 비정질로 형성될 수 있다. 채널층(130)이 결정질로 이루어지는 경우에는 채널층(130)의 온(On)/오프(Off) 특성이 열화되거나 반도체 특성을 잃어버리게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)은 비정질로 형성할 수 있다.In addition, the first
산화물 박막 트랜지스터(100)는 스퍼터(sputter)와 같은 증착 장비를 이용하여 상온(약 25 ℃)에서 균일한 박막을 얻을 수 있고, 특히 비정질 산화물 반도체의 경우는 비정질 상태임에도 불구하고 비정질 실리콘보다 높은 전계 이동도의 특성을 보이고 있으며, 산화물 박막 트랜지스터(100)의 동작에서도 우수한 신뢰성을 보여 줄 수 있다. 또한, 비정질 산화물 반도체를 이용한 산화물 박막 트랜지스터(100)는 가시광선 영역에서 투명하다는 장점이 있어 투명 디스플레이에도 적용이 가능하다. 예를 들어, 비정질 IGZO(α-IGZO)는 아연 산화물(zinc-oxide)에 In과 Ga를 첨가한 화합물로, 육방정계(Hexagonal) 결정구조의 일종인 섬유아연석(Wurtzite) 결정구조로 되어 있으며, α-IGZO에서 인듐 산화물(In2O3)은 이동도 향상, 갈륨 산화물(Ga2O3)은 전하 억제 네트워크 안정제, 아연 산화물(ZnO)은 네트워크를 형성하는 역할을 한다. α-IGZO의 전도대는 금속 이온의 ns 궤도에서 형성되며, 가전도대는 산소 음이온의 2p 궤도에서 형성된다. 이때, 큰 반경의 금속 양이온은 인접한 양이온과 궤도 겹침(Orbital overlap) 현상이 크게 발생하기 때문에 전자를 효과적으로 이동시킬 수 있는 경로를 제공할 수 있다. 따라서, 이 궤도의 겹침이 큰 점과 궤도가 구형의 대칭성을 가지는 점 때문에 산소-금속-산소(Oxygen-Metal-Oxygen) 결합 각도에 영향을 덜 받게 되며, 비정질상태임에도 불구하고 큰 이동도를 가질 수 있게 된다.The oxide
이와 같이, 비정질 산화물 반도체층(131,132)는 비정질임에도 불구하고 높은 이동도를 가지기 때문에 저온 공정이 가능하여 휘어지는 플라스틱 기판 위에 산화물 박막 트랜지스터(100)를 제작할 수 있으며, 이러한 산화물 박막 트랜지스터(100)는 넓은 밴드갭에 의해 우수한 투과도를 가져 투명 디스플레이의 구동소자 역할을 할 수 있게 된다.Since the amorphous oxide semiconductor layers 131 and 132 have a high mobility even though they are amorphous, the oxide
본 발명의 산화물 박막 트랜지스터(100)는 기판(10) 상에 제공되는 버퍼층(50); 및 채널층(130) 상에 제공되는 보호층(160);을 더 포함할 수 있다. 버퍼층(50)은 기판(10) 상에 제공될 수 있으며, 버퍼층(50)은 절연층일 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(50)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속 산화물 등과 같은 고유전 물질(예를 들어, 알루미눔 산화물, 하프늄 산화물 등)로 이루어질 수 있고, 단층 또는 다층막으로 이루어질 수 있다. 또한, 버퍼층(50) 상에 게이트(110)가 형성될 수 있다.An oxide thin film transistor (100) of the present invention includes a buffer layer (50) provided on a substrate (10); And a
그리고 보호층(passivation layer, 160)은 채널층(130) 상에 제공될 수 있고, 채널층(130) 상에 채널층(130) 및 소스(140)와 드레인(150)의 적어도 일부를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 보호층(160)은 실리콘 산화물층, 실리콘 질산화물층, 실리콘 질화물층, 유기절연층 또는 이들 중 적어도 두 개 이상이 적층된 구조를 가질 수 있다. 산화물 반도체층(131,132)은 수분 등의 외부 영향에 취약하다는 신뢰성의 문제를 가지므로, 외부 영향으로부터 산화물 반도체층(131,132)을 보호하기 위해 채널층(130) 상에 보호층(160)을 형성할 수 있다.And a
이처럼, 본 발명에서는 게이트 상에 상이한 전기 전도도를 갖는 이중 채널(dual channel)로(즉, 전기 전도도가 상이한 복수의 산화물 반도체층을 적층하여) 채널층을 형성함으로써, 채널층의 이동도를 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 산화물 반도체층 중 게이트에 인접한 제1 산화물 반도체층을 반대측의 제2 산화물 반도체층보다 전기 전도도가 높게 하여 채널층과 게이트의 전기적 연결이 안정화될 수 있고, 이에 따라 채널층의 이동도가 향상될 수 있다. 그리고 제1 산화물층에 전자빔을 조사하여 제1 산화물 반도체층을 형성하므로, 높은 전기 전도도를 얻기 위해 300 ℃가 넘는 고온의 열처리 과정을 수행하지 않을 수 있고, 산화물 박막 트랜지스터의 다른 구성에 영향(또는 손상)을 주는 것을 방지할 수 있다. 특히, 유리 기판을 사용하는 경우에는 300 ℃가 넘는 고온에서 유리 기판이 손상되는 문제가 있었는데, 본 발명에서는 300 ℃가 넘는 고온의 열처리 과정을 수행하지 않으므로, 채널층의 이동도가 향상된 산화물 박막 트랜지스터를 유리 기판에 적용할 수 있다. 한편, 제1 산화물 반도체층과 제2 산화물 반도체층은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 포함하는 산화물로 이루어져 동일한 성분을 포함하고 있으므로, 제1 산화물 반도체층과 제2 산화물 반도체층의 계면 사이에 결정학적인 매칭 등이 잘 이루어져 전체적인 박막 특성이 단일층으로 이루어진 채널층과 유사하게 복수의 산화물 반도체층이 적층된(즉, 이중 채널로 이루어진) 채널층을 형성할 수 있고, 채널층의 전기적 특성 및 안정성이 향상될 수 있다.As described above, in the present invention, by forming a channel layer on a gate with a dual channel (i.e., a plurality of oxide semiconductor layers having different electrical conductivities) having different electrical conductivities, the mobility of the channel layer can be improved . Further, the electrical conductivity of the first oxide semiconductor layer adjacent to the gate of the plurality of oxide semiconductor layers is made higher than that of the second oxide semiconductor layer on the opposite side, so that the electrical connection between the channel layer and the gate can be stabilized, Can be improved. Since the first oxide semiconductor layer is formed by irradiating the first oxide layer with an electron beam, a heat treatment process at a high temperature exceeding 300 ° C may not be performed to obtain a high electrical conductivity, Damage) can be prevented. Particularly, when a glass substrate is used, there is a problem that the glass substrate is damaged at a high temperature exceeding 300 ° C. In the present invention, since the heat treatment process at a high temperature exceeding 300 ° C. is not performed, Can be applied to a glass substrate. On the other hand, since the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer are made of an oxide containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn) and contain the same component, the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer Crystallization matching between the interfaces of the semiconductor layers can be performed well to form a channel layer in which a plurality of oxide semiconductor layers are stacked (i.e., made of a dual channel) similar to a channel layer having a single thin film property as a whole, The electrical characteristics and stability of the channel layer can be improved.
상기 설명에서 사용한 “~ 상에”라는 의미는 위치에 관계없이 표면에 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 위치상 상부(위쪽) 또는 하부(아래쪽)에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면 또는 하부면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 그 면적에 관계없이 위치상 떨어져 대향하거나 상부면 또는 하부면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다. 예를 들어, “기판 상에”는 기판의 표면(상부면 또는 하부면)이 될 수도 있고, 기판의 표면에 증착된 막의 표면이 될 수도 있다. 또한, “~ 상부(또는 하부)”의 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부(또는 하부)에 위치하는 경우를 포함하며, 그 면적에 관계없이 높이가 더 높은 곳(또는 낮은 곳)에 위치하면 족하고, 위치상 위쪽(또는 아래쪽)에 있거나 상부면(또는 하부면)에 직접 접촉해 있다는 의미로 사용하였다.The term " on " used in the above description includes the case where the upper surface (upper side) or the lower side (lower side) of the upper surface Or they may be located opposite to the entire lower surface as well as partially opposed to each other, regardless of their area, they are used to mean facing away from each other or directly contacting the upper or lower surface. For example, " on substrate " may be the surface (upper or lower surface) of the substrate, or it may be the surface of the film deposited on the surface of the substrate. The term " upper part (or lower part) " means that the upper part (or the lower part) includes a case where the upper part (or lower part) (Or down) or in direct contact with the upper (or lower) surface.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments may be possible. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.
10 : 기판 50 : 버퍼층
100 : 산화물 박막 트랜지스터 110 : 게이트
120 : 절연체층 130 : 채널층
131 : 제1 산화물 반도체층 131a: 제1 산화물층
132 : 제2 산화물 반도체층 132a: 제2 산화물층
140 : 소스 150 : 드레인
160 : 보호층10: substrate 50: buffer layer
100: oxide thin film transistor 110: gate
120: insulator layer 130: channel layer
131: first
132: second
140: source 150: drain
160: protective layer
Claims (17)
상기 게이트 상에 절연체층을 형성하는 과정; 및
상기 절연체층 상에 채널층을 형성하는 과정;을 포함하고,
상기 채널층을 형성하는 과정은,
상기 절연체층 상에 제1 산화물 반도체층을 형성하는 과정; 및
상기 제1 산화물 반도체층 상에 상기 제1 산화물 반도체층과 전기 전도도가 상이한 제2 산화물 반도체층을 형성하는 과정을 포함하는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.Forming a gate on a substrate;
Forming an insulator layer on the gate; And
And forming a channel layer on the insulator layer,
The forming of the channel layer may include:
Forming a first oxide semiconductor layer on the insulator layer; And
And forming a second oxide semiconductor layer having a different electrical conductivity from the first oxide semiconductor layer on the first oxide semiconductor layer.
상기 제1 산화물 반도체층을 형성하는 과정은,
상기 절연체층 상에 제1 산화물층을 증착하는 과정; 및
상기 제1 산화물층 상에 전자빔을 조사하는 과정을 포함하는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method according to claim 1,
The forming of the first oxide semiconductor layer includes:
Depositing a first oxide layer on the insulator layer; And
And irradiating an electron beam onto the first oxide layer.
상기 제1 산화물층 상에 전자빔을 조사하는 과정에서는 10 내지 5,000 eV의 전자빔을 조사하는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method of claim 2,
And irradiating an electron beam of 10 to 5,000 eV in the process of irradiating the electron beam onto the first oxide layer.
상기 제2 산화물 반도체층을 형성하는 과정은,
상기 제1 산화물 반도체층 상에 제2 산화물층을 증착하는 과정; 및
200 내지 300 ℃의 온도에서 상기 제2 산화물층을 열처리하거나, 상기 제1 산화물층 상에 전자빔을 조사하는 과정보다 낮은 세기의 전자빔을 상기 제2 산화물층 상에 조사하는 과정을 포함하는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method according to claim 1,
The forming of the second oxide semiconductor layer may include:
Depositing a second oxide layer on the first oxide semiconductor layer; And
Irradiating the second oxide layer with an electron beam having a lower intensity than a process of annealing the second oxide layer at a temperature of 200 to 300 DEG C or irradiating the electron beam onto the first oxide layer, Gt;
상기 기판은 투명 기판인 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the substrate is a transparent substrate.
상기 채널층을 형성하는 과정에서는 상기 제2 산화물 반도체층보다 얇은 두께로 상기 제1 산화물 반도체층을 형성하는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the first oxide semiconductor layer is thinner than the second oxide semiconductor layer in the process of forming the channel layer.
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 제2 산화물 반도체층보다 상기 전기 전도도가 높은 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the first oxide semiconductor layer has higher electrical conductivity than the second oxide semiconductor layer.
상기 제1 산화물 반도체층 및 상기 제2 산화물 반도체층은 인듐, 갈륨, 아연을 포함하는 산화물로 이루어진 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer are made of an oxide including indium, gallium, and zinc.
상기 제1 산화물 반도체층과 상기 제2 산화물 반도체층은 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함하는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer include an oxide composed of the same component.
상기 채널층을 형성하는 과정은 상기 제1 산화물 반도체층을 형성하는 과정과 상기 제2 산화물 반도체층을 형성하는 과정을 복수회 반복하여 상기 제1 산화물 반도체층과 상기 제2 산화물 반도체층을 교번 적층하는 산화물 박막 트랜지스터 제조방법.The method according to claim 1,
The channel layer may be formed by repeating the process of forming the first oxide semiconductor layer and the process of forming the second oxide semiconductor layer a plurality of times to form the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer, Lt; / RTI >
상기 기판 상에 형성되는 게이트;
상기 게이트 상에 형성되는 절연체층;
상기 절연체층 상에 형성되는 제1 산화물 반도체층과 상기 제1 산화물 반도체층 상에 형성되는 제2 산화물 반도체층을 포함하며, 상기 절연체층 상에 제공되는 채널층;
상기 채널층의 일측 상에 제공되는 소스; 및
상기 채널층의 타측 상에 제공되는 드레인;을 포함하고,
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 제2 산화물 반도체층보다 전기 전도도가 높은 산화물 박막 트랜지스터.Board;
A gate formed on the substrate;
An insulator layer formed on the gate;
A channel layer provided on the insulator layer, the channel layer including a first oxide semiconductor layer formed on the insulator layer and a second oxide semiconductor layer formed on the first oxide semiconductor layer;
A source provided on one side of the channel layer; And
And a drain provided on the other side of the channel layer,
Wherein the first oxide semiconductor layer has higher electrical conductivity than the second oxide semiconductor layer.
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 제2 산화물 반도체층보다 두께가 얇은 산화물 박막 트랜지스터.The method of claim 11,
Wherein the first oxide semiconductor layer is thinner than the second oxide semiconductor layer.
상기 기판은 투명 기판인 산화물 박막 트랜지스터.The method of claim 11,
Wherein the substrate is a transparent substrate.
상기 제1 산화물 반도체층 및 상기 제2 산화물 반도체층은 인듐, 갈륨, 아연을 포함하는 산화물로 이루어진 산화물 박막 트랜지스터.The method of claim 11,
Wherein the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer are made of an oxide including indium, gallium, and zinc.
상기 제1 산화물 반도체층과 상기 제2 산화물 반도체층은 동일한 성분으로 이루어진 산화물을 포함하는 산화물 박막 트랜지스터.The method of claim 11,
Wherein the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer include an oxide composed of the same component.
상기 제1 산화물 반도체층과 상기 제2 산화물 반도체층은 교번되어 적층되는 산화물 박막 트랜지스터.The method of claim 11,
Wherein the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer are alternately laminated.
상기 제1 산화물 반도체층 및 상기 제2 산화물 반도체층은 비정질로 형성되는 산화물 박막 트랜지스터.The method of claim 11,
Wherein the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer are formed of amorphous.
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