KR20200003624A - Solution composition for metal oxide thin-film and method for producing metal oxide thin-film - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a solution composition for a metal oxide thin film and a production method of a metal oxide thin film using the same. The solution composition for a metal oxide thin film according to the present invention can be applied to a solution process and is possible to provide a metal oxide thin film which exhibits high charge mobility compared to a-IGZO TFTs and the like.

Description

금속 산화물 박막용 용액 조성물 및 이를 사용한 금속 산화물 박막의 제조 방법{SOLUTION COMPOSITION FOR METAL OXIDE THIN-FILM AND METHOD FOR PRODUCING METAL OXIDE THIN-FILM}SOLUTION COMPOSITION FOR METAL OXIDE THIN-FILM AND METHOD FOR PRODUCING METAL OXIDE THIN-FILM

본 발명은 금속 산화물 반도체의 제조에 적용되는 금속 산화물 박막용 용액 조성물 및 이를 사용한 금속 산화물 박막의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solution composition for a metal oxide thin film applied to the manufacture of a metal oxide semiconductor and a method for forming a metal oxide thin film using the same.

고해상도, 대면적, 및 높은 프레임 레이트(frame rate)의 디스플레이를 구동하기 위해서는 높은 전하이동도(field-effect mobility)를 갖는 반도체가 요구된다.To drive high resolution, large area, and high frame rate displays, semiconductors with high field-effect mobility are required.

일 예로, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(이하 'a-Si:H TFTs'라 함)는 약 1 cm2/Vs 이하의 매우 낮은 전하이동도를 가져 고해상도 및 높은 프레임 레이트의 디스플레이를 구동하는데 적용되기 어렵다.For example, amorphous silicon thin film transistors (hereinafter referred to as 'a-Si: H TFTs') have very low charge mobility of about 1 cm 2 / Vs or less and are difficult to apply to driving high resolution and high frame rate displays.

다른 일 예로, 저온 폴리실리콘 박막 트랜지스터(이하 'LTPS TFTs'라 함)는 약 100 cm2/Vs 정도의 매우 높은 전하이동도를 가져 고해상도 및 높은 프레임 레이트의 디스플레이를 구동에 유리한 특성을 나타낼 수 있다. 하지만, LTPS TFTs는 그 제조 비용이 상대적으로 높고 대면적의 구현이 어려운 단점을 갖는다.As another example, the low-temperature polysilicon thin film transistors (hereinafter referred to as 'LTPS TFTs') may have very high charge mobility of about 100 cm 2 / Vs, which may be advantageous in driving high resolution and high frame rate displays. . However, LTPS TFTs have the disadvantage of relatively high manufacturing cost and difficult implementation of large area.

또 다른 일 예로, 금속 산화물 박막 트랜지스터(이하 'oxide TFTs'라 함)는 그 제조 비용이 낮고 대면적의 구현이 가능하며, a-Si:H TFTs에 비해 높은 전하이동도(예를 들어 약 10 cm2/Vs)를 가져, 실리콘 기반의 박막 트랜지스터들을 대체할 수 있는 전기 소자로 연구되고 있다.As another example, metal oxide thin film transistors (hereinafter referred to as 'oxide TFTs') have low manufacturing cost and large area, and have higher charge mobility (for example, about 10) than a-Si: H TFTs. cm 2 / Vs), and has been studied as an electrical device that can replace silicon-based thin film transistors.

대표적인 oxide TFTs인 인듐-갈륨-징크 산화물 박막 트랜지스터(이하 'a-IGZO TFTs'라 함)는 그 양산 공정에 스퍼터링을 이용한 증착 공정이 주로 적용되고 있으며, 그 이외에 용액 공정(solution process)도 적용되고 있다.Indium-gallium-zinc oxide thin film transistors (hereinafter referred to as 'a-IGZO TFTs'), which are representative oxide TFTs, are mainly applied to the deposition process using sputtering, and a solution process is also applied. have.

그런데, oxide TFTs의 제조에 용액 공정을 이용할 경우 용매 증발 시 발생하는 메탈 이온들의 불균일한 분포 및 표면 특성 미비로 인해 안정적으로 10 cm2/Vs 이상의 전하이동도를 확보하기 어렵다. 즉, 용액 공정으로는 고해상도, 대면적 및 높은 프레임 레이트의 디스플레이의 구동에 적합한 oxide TFTs를 제조하기 어렵다.However, when the solution process is used to manufacture the oxide TFTs, it is difficult to stably maintain a charge mobility of 10 cm 2 / Vs or more due to uneven distribution of metal ions generated by solvent evaporation and inadequate surface characteristics. That is, it is difficult to manufacture oxide TFTs suitable for driving high resolution, large area and high frame rate displays in solution process.

그에 따라, 용액 공정에 적용 가능하면서도 a-IGZO TFTs 등에 비해 상대적으로 높은 전하이동도를 나타낼 수 있는 oxide TFTs 제조용 소재의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for development of a material for producing oxide TFTs, which can be applied to a solution process but can exhibit relatively high charge mobility compared to a-IGZO TFTs.

본 발명은 용액 공정에 적용 가능하면서도 a-IGZO TFTs 등에 비해 높은 전하이동도를 나타낼 수 있는 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a solution composition for a metal oxide thin film that can be applied to a solution process but can exhibit a high charge mobility compared to a-IGZO TFTs.

또한, 본 발명은 상기 용액 조성물을 사용한 금속 산화물 박막의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a method for producing a metal oxide thin film using the solution composition.

본 발명에 따르면,According to the invention,

용매에 용해된 인듐 산화물 전구체, 아연 산화물 전구체 및 리튬 산화물 전구체를 포함하고;An indium oxide precursor, a zinc oxide precursor and a lithium oxide precursor dissolved in a solvent;

상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체는 인듐 원자와 아연 원자의 몰 수를 기준으로 75 : 25 내지 80 : 20의 몰 비로 포함되고;The indium oxide precursor and the zinc oxide precursor are included in a molar ratio of 75:25 to 80:20 based on the molar number of indium atoms and zinc atoms;

상기 리튬 산화물 전구체는 리튬 원자의 몰 수를 기준으로 상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체에 포함된 인듐 원자과 아연 원자의 총 몰 수 대비 20 내지 30 몰%로 포함되는,The lithium oxide precursor is included in 20 to 30 mol% based on the total number of moles of indium and zinc atoms contained in the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor, based on the number of moles of lithium atoms,

금속 산화물 박막용 용액 조성물이 제공된다.A solution composition for a metal oxide thin film is provided.

또한, 본 발명에 따르면,In addition, according to the present invention,

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 준비하는 단계;Preparing a solution composition for the metal oxide thin film;

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및Coating the metal oxide thin film solution composition on a substrate; And

상기 코팅된 기판을 열처리하는 단계Heat-treating the coated substrate

를 포함하는, 금속 산화물 박막의 제조 방법이 제공된다.It includes, a method for producing a metal oxide thin film is provided.

이하, 발명의 구현 예에 따른 금속 산화물 박막용 용액 조성물 및 이를 사용한 금속 산화물 박막의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a solution composition for a metal oxide thin film and a method of manufacturing the metal oxide thin film using the same will be described.

본 명세서에서 인듐 산화물 전구체, 아연 산화물 전구체 및 리튬 산화물 전구체와 같은 금속 산화물 전구체는 임의의 열처리에 의해 금속 산화물을 형성할 수 있는 화합물을 의미한다.As used herein, metal oxide precursors such as indium oxide precursors, zinc oxide precursors, and lithium oxide precursors refer to compounds that can form metal oxides by any heat treatment.

본 명세서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.Unless expressly stated herein, the terminology is merely for reference to particular embodiments and is not intended to limit the invention.

본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. As used herein, the singular forms “a”, “an” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite.

본 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 또는 성분의 부가를 제외시키는 것은 아니다.As used herein, the meaning of “includes” embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element or component, and excludes the addition of other specific characteristics, region, integer, step, operation, element, or component. It is not.

본 명세서에서 '제 1' 및 '제 2'와 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용되며, 상기 서수에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위 내에서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로도 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.In this specification, terms including ordinal numbers such as 'first' and 'second' are used for the purpose of distinguishing one component from other components and are not limited by the ordinal number. For example, within the scope of the present invention, the first component may also be referred to as the second component, and similarly, the second component may be referred to as the first component.

I. 금속 산화물 박막용 용액 조성물I. Solution Composition for Metal Oxide Thin Films

발명의 일 구현 예에 따르면,According to one embodiment of the invention,

용매에 용해된 인듐 산화물 전구체, 아연 산화물 전구체 및 리튬 산화물 전구체를 포함하고;An indium oxide precursor, a zinc oxide precursor and a lithium oxide precursor dissolved in a solvent;

상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체는 인듐 원자와 아연 원자의 몰 수를 기준으로 75 : 25 내지 80 : 20의 몰 비로 포함되고;The indium oxide precursor and the zinc oxide precursor are included in a molar ratio of 75:25 to 80:20 based on the molar number of indium atoms and zinc atoms;

상기 리튬 산화물 전구체는 리튬 원자의 몰 수를 기준으로 상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체에 포함된 인듐 원자과 아연 원자의 총 몰 수 대비 20 내지 30 몰%로 포함되는,The lithium oxide precursor is included in 20 to 30 mol% based on the total number of moles of indium and zinc atoms contained in the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor, based on the number of moles of lithium atoms,

금속 산화물 박막용 용액 조성물이 제공된다.A solution composition for a metal oxide thin film is provided.

본 발명자들의 계속적인 연구 결과, 상기 조성을 충족하는 금속 산화물 박막용 용액 조성물은 용액 공정으로 a-IGZO TFTs 등에 비해 높은 전하이동도를 갖는 금속 산화물 박막의 제공을 가능하게 함이 확인되었다.As a result of continuous studies by the present inventors, it was confirmed that the solution composition for the metal oxide thin film satisfying the above composition enables the provision of the metal oxide thin film having a high charge mobility compared to a-IGZO TFTs and the like in the solution process.

본 발명에서 제공되는 금속 산화물 박막용 용액 조성물은 인듐 산화물 전구체, 아연 산화물 전구체, 리튬 산화물 전구체, 및 용매를 포함한다.The solution composition for a metal oxide thin film provided in the present invention includes an indium oxide precursor, a zinc oxide precursor, a lithium oxide precursor, and a solvent.

상기 인듐 산화물 전구체, 상기 아연 산화물 전구체 및 상기 리튬 산화물 전구체는 각각 임의의 열처리(예를 들어, 용액 공정을 통한 박막 트랜지스터 제조시 금속 산화물 박막을 형성하는 일련의 열처리 공정)에 의해 금속 산화물을 형성할 수 있는 화합물을 의미한다The indium oxide precursor, the zinc oxide precursor, and the lithium oxide precursor may each form a metal oxide by an arbitrary heat treatment (for example, a series of heat treatment processes for forming a metal oxide thin film when manufacturing a thin film transistor through a solution process). It means compound which can

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에서, 상기 인듐 산화물 전구체, 상기 아연 산화물 전구체 및 상기 리튬 산화물 전구체는 상기 용매에 용해되어 고르게 혼합된 상태로 존재한다.In the solution composition for the metal oxide thin film, the indium oxide precursor, the zinc oxide precursor, and the lithium oxide precursor are present in a state in which they are dissolved and evenly mixed in the solvent.

특히, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체는 인듐 원자와 아연 원자의 몰 수를 기준으로 75 : 25 내지 80 : 20의 몰 비로 상기 용액 조성물에 포함되는 것이 바람직하다.In particular, according to an embodiment of the invention, the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor is preferably included in the solution composition in a molar ratio of 75: 25 to 80: 20 based on the mole number of indium atoms and zinc atoms.

구체적으로, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에 포함된 인듐 원자와 아연 원자의 몰 비는 75 : 25 내지 80 : 20, 보다 바람직하게는 75.5 : 24.5 내지 80 : 20일 수 있다.Specifically, the molar ratio of indium atoms and zinc atoms included in the solution composition for the metal oxide thin film may be 75:25 to 80:20, more preferably 75.5: 24.5 to 80:20.

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에 포함된 인듐 산화물 전구체와 아연 산화물 전구체의 두 성분에 있어서, 인듐 원자가 75 몰% 미만일 경우(즉, 아연 원자가 25 몰%를 초과할 경우) 본 발명에서 달성하고자 하는 포화 전하이동도 값을 나타내기 어려울 수 있다. 그리고 인듐 원자가 80 몰%를 초과할 경우(즉, 아연 원자가 20 몰%에 미치지 못 할 경우) 누설전류 증가에 따른 포화 전하이동도의 저하가 나타나게 된다.In the two components of the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor included in the metal oxide thin film solution composition, when the indium atom is less than 75 mol% (that is, the zinc atom exceeds 25 mol%), the saturation to be achieved in the present invention Charge mobility can also be difficult to represent. In addition, when the indium atom exceeds 80 mol% (that is, the zinc atom is less than 20 mol%), the saturation charge mobility decreases due to the leakage current.

그리고, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에서, 상기 인듐 산화물 전구체 및 상기 아연 산화물 전구체에 포함된 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수는 0.050 내지 0.130 몰인 것이 바람직하다.In the solution composition for a metal oxide thin film, the total number of moles of indium atoms and zinc atoms included in the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor is preferably 0.050 to 0.130 mole.

*구체적으로, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에 포함된 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수는 0.050 몰 이상, 혹은 0.060 몰 이상, 혹은 0.070 몰 이상, 혹은 0.080 몰 이상, 혹은 0.085 몰 이상, 혹은 0.090 몰 이상; 그리고 0.130 몰 이하, 혹은 0.125 몰 이하, 혹은 0.120 몰 이하, 혹은 0.115 몰 이하일 수 있다.Specifically, the total number of moles of indium and zinc atoms in the solution composition for the metal oxide thin film is 0.050 moles or more, or 0.060 moles or more, or 0.070 moles or more, or 0.080 moles or more, or 0.085 moles or more, or 0.090 More than moles; And 0.130 mol or less, or 0.125 mol or less, or 0.120 mol or less, or 0.115 mol or less.

바람직하게는, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에 포함된 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수는 0.050 내지 0.130 몰, 혹은 0.060 내지 0.125 몰, 혹은 0.070 내지 0.120 몰, 혹은 0.080 내지 0.120 몰, 혹은 0.085 내지 0.115 몰, 혹은 0.090 내지 0.115 몰일 수 있다. 즉, 용액 공정으로 본 발명에서 달성하고자 하는 포화 전하이동도 값을 나타낼 수 있도록 하기 위하여, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에 포함된 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수는 0.050 몰 이상인 것이 바람직하다. 그런데, 상기 용액 조성물에 포함된 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수가 높을수록 문턱 전압(threshold voltage)이 낮아지는 경향을 보일 수 있지만, 상기 총 몰 수가 너무 높을 경우 반도체 막의 두께가 증가하여 전하 트랩에 의한 문턱 전압이 오히려 증가될 수 있다. 따라서, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에 포함된 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수는 0.130 몰 이하인 것이 바람직하다.Preferably, the total mole number of the indium atoms and the zinc atoms included in the solution composition for the metal oxide thin film is 0.050 to 0.130 mol, or 0.060 to 0.125 mol, or 0.070 to 0.120 mol, or 0.080 to 0.120 mol, or 0.085 to 0.115 moles, or 0.090 to 0.115 moles. That is, in order to be able to represent the saturation charge mobility value to be achieved in the present invention by the solution process, the total mole number of the indium atoms and zinc atoms included in the metal oxide thin film solution composition is preferably 0.050 mol or more. However, the higher the total moles of indium and zinc atoms included in the solution composition, the lower the threshold voltage may be. However, if the total moles are too high, the thickness of the semiconductor film may increase and the charge trap may increase. Threshold voltage may be increased. Therefore, the total mole number of the indium atom and the zinc atom included in the metal oxide thin film solution composition is preferably 0.130 mole or less.

한편, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에서, 상기 리튬 산화물 전구체는 리튬 원자의 몰 수를 기준으로 상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체에 포함된 인듐 원자과 아연 원자의 총 몰 수 대비 20 내지 30 몰%로 포함되는 것이 바람직하다.On the other hand, according to the embodiment of the invention, in the metal oxide thin film solution composition, the lithium oxide precursor is the total moles of indium atoms and zinc atoms contained in the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor based on the number of moles of lithium atoms. It is preferably included in 20 to 30 mol% relative to the number.

즉, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에는 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수 대비 20 내지 30 몰%의 리튬 원자가 포함된다. That is, the metal oxide thin film solution composition includes 20 to 30 mol% of lithium atoms relative to the total moles of indium atoms and zinc atoms.

구체적으로, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에는 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수 대비 20 몰% 이상, 혹은 21 몰% 이상, 혹은 22 몰% 이상, 혹은 23 몰 % 이상, 혹은 24 몰% 이상, 혹은 25 몰% 이상; 그리고 30 몰% 이하, 혹은 28 몰% 이하, 혹은 26 몰% 이하의 리튬 원자가 포함될 수 있다.Specifically, the metal oxide thin film solution composition may be at least 20 mol%, or at least 21 mol%, or at least 22 mol%, or at least 23 mol%, or at least 24 mol%, based on the total moles of indium and zinc atoms. Or 25 mol% or more; And 30 mol% or less, or 28 mol% or less, or 26 mol% or less of lithium atoms.

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에 포함된 리튬 원자가 인듐 원자 및 아연 원자의 총 몰 수 대비 20 몰% 미만 또는 30 몰% 초과의 비율로 포함될 경우 본 발명에서 달성하고자 하는 포화 전하이동도 값을 나타내기 어려울 수 있다.When the lithium atoms included in the metal oxide thin film solution composition are included in a ratio of less than 20 mol% or more than 30 mol% relative to the total moles of indium and zinc atoms, the saturation charge mobility value to be achieved in the present invention is represented. It can be difficult.

바람직하게는, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에서 상기 인듐 산화물 전구체, 상기 아연 산화물 전구체 및 상기 리튬 산화물 전구체에 포함된 인듐 원자, 아연 원자 및 리튬 원자의 총 몰 수는 상술한 함량 비를 전제로 0.090 내지 0.150 몰, 혹은 0.100 내지 0.148 몰, 혹은 0.110 내지 0.147 몰일 수 있다.Preferably, the total mole number of indium atoms, zinc atoms, and lithium atoms included in the indium oxide precursor, the zinc oxide precursor, and the lithium oxide precursor in the solution composition for the metal oxide thin film is 0.090 based on the above content ratio. To 0.150 mol, or 0.100 to 0.148 mol, or 0.110 to 0.147 mol.

한편, 상기 인듐 산화물 전구체로는 인듐 아세테이트(indium acetate), 인듐 아세테이트 하이드레이트(indium acetate hydrate), 인듐 아세틸아세토네이트(indium acetylacetonate), 인듐 부톡사이드(indium butoxide), 인듐 클로라이드(indium chloride), 인듐 클로라이드 하이드레이트(indium chloride hydrate), 인듐 클로라이드 테트라하이드레이트(indium chloride tetrahydrate), 인듐 플로라이드(indium fluoride), 인듐 하이드록사이드(indium hydroxide), 인듐 아이오다이드(indium iodide), 인듐 나이트레이트(indium nitrate), 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 인듐 설페이트(indium sulfate), 인듐 설페이트 하이드레이트(indium sulfate hydrate), 및 인듐 옥사이드(indium oxide)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 인듐 화합물이 적용될 수 있다.Meanwhile, the indium oxide precursor may be indium acetate, indium acetate hydrate, indium acetylacetonate, indium butoxide, indium chloride, or indium chloride. Hydrate (indium chloride hydrate), indium chloride tetrahydrate, indium fluoride, indium hydroxide, indium iodide, indium nitrate At least one indium compound selected from the group consisting of, indium nitrate hydrate, indium sulfate, indium sulfate hydrate, and indium oxide may be applied.

상기 아연 산화물 전구체로는 징크 아세테이트(zinc acetate), 징크 아세테이트 다이하이드레이트(zinc acetate dihydrate), 징크 아세틸아세토네이트 하이드레이트(zinc acetylacetonate hydrate), 징크 클로라이드(zinc chloride), 징크 플로라이드(zinc fluoride), 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate), 징크 카보네이트(zinc carbonate), 및 징크 설페이트(zinc sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 아연 화합물이 적용될 수 있다.The zinc oxide precursor is zinc acetate, zinc acetate dihydrate, zinc acetylacetonate hydrate, zinc chloride, zinc fluoride, zinc One or more zinc compounds selected from the group consisting of nitrate hexahydrate, zinc carbonate, and zinc sulfate may be applied.

상기 리튬 산화물 전구체로는 리튬 나이트레이트(lithium nitrate), 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate), 및 리튬 클로라이드(lithium chloride)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 리튬 화합물이 적용될 수 있다.As the lithium oxide precursor, at least one lithium compound selected from the group consisting of lithium nitrate, lithium acetate dihydrate, and lithium chloride may be applied.

그리고, 상기 용매는 상기 금속 산화물 전구체들이 용해될 수 있는 성질을 갖는 것이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다.The solvent is not particularly limited as long as the solvent has a property that the metal oxide precursors can be dissolved therein.

바람직하게는, 상기 용매로는 이소프로판올(isopropanol), 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 1-메톡시 2-프로판올(1-methoxy-2-propanol), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 에탄올(ethanol), 탈이온수(deionized water), 메탄올(methanol), 아세틸아세톤(acetylacetone), 디메틸아민보란(dimethylamineborane), 및 아세토니트릴(acetonitrile)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 화합물이 적용될 수 있다.Preferably, the solvent isopropanol, 2-methoxyethanol, 1-methoxy 2-propanol, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone), dimethylformamide, ethanol, deionized water, methanol, acetylacetone, dimethylamineborane, and acetonitrile One or more compounds selected from the group consisting of (acetonitrile) may be applied.

상기 용매의 함량은 상기 금속 산화물 전구체를 균일하게 용해시키면서 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 용액 공정에 적용하기에 적합한 농도가 되도록 하는 범위에서 결정될 수 있다.The content of the solvent may be determined in a range such that the solution composition for the metal oxide thin film is in a concentration suitable for applying to the solution process while uniformly dissolving the metal oxide precursor.

II. 금속 산화물 박막의 제조 방법II. Method for producing metal oxide thin film

발명의 다른 일 구현 예에 따르면,According to another embodiment of the invention,

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 준비하는 단계;Preparing a solution composition for the metal oxide thin film;

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및Coating the metal oxide thin film solution composition on a substrate; And

상기 코팅된 기판을 열처리하는 단계Heat-treating the coated substrate

를 포함하는, 금속 산화물 박막의 제조 방법이 제공된다.It includes, a method for producing a metal oxide thin film is provided.

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물은, 상기 용매에 상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체를 상술한 몰 비로 첨가하여 용해시키는 공정; 및 여기에 리튬 산화물 전구체를 상술한 몰 비로 첨가하여 혼합하는 공정을 포함한 방법으로 준비될 수 있다.The metal oxide thin film solution composition may further comprise the steps of: adding and dissolving the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor in the above-described molar ratio to the solvent; And it may be prepared by a method including a step of mixing by adding a lithium oxide precursor in the above-described molar ratio.

또한, 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물은, 상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체를 포함한 금속 산화물 전구체 제 1 용액을 준비하는 공정; 상기 리튬 산화물 전구체를 포함한 금속 산화물 전구체 제 2 용액을 준비하는 공정; 및 상기 제 1 용액 및 제 2 용액을 균일하게 혼합하는 공정을 포함한 방법으로 준비될 수 있다.The metal oxide thin film solution composition may further include preparing a metal oxide precursor first solution including the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor; Preparing a second solution of the metal oxide precursor including the lithium oxide precursor; And it may be prepared by a method including a step of uniformly mixing the first solution and the second solution.

여기서, 상기 금속 산화물 전구체 제 1 용액 및 제 2 용액은 각각 독립적으로 상술한 예들에서 선택되는 용매를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 동일한 용매를 포함할 수 있다.Here, the metal oxide precursor first solution and the second solution may each independently include a solvent selected from the above examples, and may preferably include the same solvent.

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물은 기판에 코팅하는 단계는 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 딥 코팅, 스프레이, 드랍 캐스팅, 잉크젯 프린팅, 일렉트로하이드로다이나믹 프린팅, 롤-투-롤 프린팅, 롤-투-플레이트 프린팅, 및 임프린팅과 같은 방법으로 수행될 수 있다.The coating of the metal oxide solution composition on the substrate may include spin coating, slit coating, dip coating, spraying, drop casting, inkjet printing, electrohydrodynamic printing, roll-to-roll printing, roll-to-plate printing, And imprinting.

상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물이 코팅되는 상기 기판으로는 실리콘 웨이퍼, 유리 기판, 플라스틱 기판 등이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판이 실리콘 웨이퍼인 경우 무기 박막 트랜지스터를 메모리 소자에 적용할 수 있다. 상기 기판이 유리 기판인 경우 디스플레이 소자에 적용할 수 있다. 그리고, 상기 기판이 플라스틱 기판인 경우 플렉서블 특성이 요구되는 전자 소자에 적용할 수 있다.As the substrate on which the solution composition for the metal oxide thin film is coated, a silicon wafer, a glass substrate, a plastic substrate, or the like may be applied. For example, when the substrate is a silicon wafer, an inorganic thin film transistor may be applied to the memory device. When the substrate is a glass substrate it can be applied to a display element. In addition, when the substrate is a plastic substrate, the substrate may be applied to an electronic device requiring flexible characteristics.

상기 코팅된 기판을 열처리하는 단계는 상기 기판 상에 코팅된 상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물에서 용매를 증발시키면서 목적하는 금속 산화물 박막을 형성하는 단계이다.The heat treatment of the coated substrate is a step of forming a desired metal oxide thin film while evaporating a solvent in the solution composition for thin metal oxide thin film coated on the substrate.

상기 열처리는 핫 플레이트와 같은 통상적인 장치를 이용하여 공기 분위기 하에서 상기 코팅된 기판에 열을 가하여 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed by applying heat to the coated substrate under an air atmosphere using a conventional apparatus such as a hot plate.

상기 열처리는 100 내지 400 ℃의 온도 하에서 목적하는 금속 산화물 박막이 형성될 수 있는 시간 동안 어닐링(annealing)하는 방법으로 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed by annealing for a time that a desired metal oxide thin film may be formed at a temperature of 100 to 400 ° C.

그리고, 상기 방법으로 형성된 금속 산화물 박막 상에 소스/드레인 전극 패턴을 형성시켜 산화물 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.In addition, an oxide thin film transistor may be manufactured by forming a source / drain electrode pattern on the metal oxide thin film formed by the above method.

본 발명에 따른 금속 산화물 박막용 용액 조성물은 용액 공정에 적용 가능하면서도 a-IGZO TFTs 등에 비해 높은 전하이동도를 나타낼 수 있는 금속 산화물 박막의 제공을 가능하게 한다.The solution composition for a metal oxide thin film according to the present invention makes it possible to provide a metal oxide thin film that can be applied to a solution process and exhibit high charge mobility compared to a-IGZO TFTs.

도 1은 제조예 A-1에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브(transfer curve)이다.
도 2는 제조예 A-2에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 3은 제조예 A-3에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 4는 제조예 B-1에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 5는 제조예 B-2에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 6은 제조예 B-3에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 7은 제조예 B-4에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 8은 제조예 B-5에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 9는 제조예 B-6에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 10은 제조예 B-7에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
도 11은 제조예 B-8에 따른 박막 트랜지스터에 대해 측정한 트랜스퍼 커브이다.
1 is a transfer curve measured for a thin film transistor according to Preparation Example A-1.
2 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example A-2.
3 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example A-3.
4 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example B-1.
5 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example B-2.
6 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example B-3.
7 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example B-4.
8 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example B-5.
9 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example B-6.
10 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example B-7.
11 is a transfer curve measured for the thin film transistor according to Preparation Example B-8.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments will be presented to aid in understanding the present invention. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.068 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.022 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.068 mol of indium nitrate hydrate, and 0.022 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, and the mixture was stirred to indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.02 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.02 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

실시예 2Example 2

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.085 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0275 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.085 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0275 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, and the mixture was stirred and indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.025 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.025 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

실시예 3Example 3

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.085 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0275 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.085 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0275 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, and the mixture was stirred and indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.0281 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.0281 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

비교예 1Comparative Example 1

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.085 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0275 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.085 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0275 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, and the mixture was stirred and indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.0371 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.0371 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

비교예 2Comparative Example 2

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.085 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0275 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.085 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0275 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, and the mixture was stirred and indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.0124 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.0124 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

비교예 3Comparative Example 3

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.0338 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0788 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.0338 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0788 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, followed by stirring to indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.025 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.025 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

비교예 4Comparative Example 4

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.0563 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0563 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.0563 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0563 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, followed by stirring to indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.025 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.025 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

비교예 5Comparative Example 5

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.0788 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0338 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.0788 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0338 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, followed by stirring to indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.025 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.025 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

비교예 6Comparative Example 6

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.0956 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0169 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.0956 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0169 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, followed by stirring to indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.025 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.025 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

비교예 7Comparative Example 7

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.102 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.033 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.102 mol of indium nitrate hydrate, and 0.033 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, followed by stirring to indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.03 mol의 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.03 mol of lithium acetate dihydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

비교예 8Comparative Example 8

플라스크에 10 ml의 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 0.085 mol의 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 및 0.0275 mol의 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)를 넣고, 이를 교반하여 인듐-아연 산화물 전구체 용액을 준비하였다.10 ml of 2-methoxyethanol, 0.085 mol of indium nitrate hydrate, and 0.0275 mol of zinc nitrate hexahydrate were added to the flask, and the mixture was stirred and indium Zinc oxide precursor solution was prepared.

상기 인듐-아연 산화물 전구체 용액에 0.0124 mol의 갈륨 나이트레이트 하이드레이트(gallium nitrate hydrate)를 넣고, 이를 교반하여 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 제조하였다.0.0124 mol of gallium nitrate hydrate was added to the indium-zinc oxide precursor solution, and stirred to prepare a solution composition for a metal oxide thin film.

제조예 A-1Preparation Example A-1

두께 200 nm의 SiO2 절연체가 형성된 heavily-doped Si wafer (Si/SiO2 wafer)에 스핀 코팅 방법으로 상기 실시예 1에 따른 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 코팅하였다. 핫 플레이트를 이용하여 상기 코팅된 기판을 대기 중에서 350 ℃의 온도 조건으로 약 2 시간 동안 열처리(annealing)하여 금속 산화물 박막이 형성된 기판을 얻었다.The solution composition for the metal oxide thin film according to Example 1 was coated on a heavily-doped Si wafer (Si / SiO 2 wafer) on which a SiO 2 insulator having a thickness of 200 nm was formed by a spin coating method. The coated substrate was annealed in the air at a temperature of 350 ° C. for about 2 hours using a hot plate to obtain a substrate on which a metal oxide thin film was formed.

진공 증착기(thermal evaporator)를 이용하여 상기 기판의 금속 산화물 박막 상에 두께 75 nm의 알루미늄(Al) 박막 패턴(소스/드레인 전극 패턴)을 증착시켜 산화물 박막 트랜지스터를 제조하였다.An oxide thin film transistor was manufactured by depositing an aluminum (Al) thin film pattern (source / drain electrode pattern) having a thickness of 75 nm on a metal oxide thin film of the substrate using a vacuum evaporator.

제조예 A-2Preparation Example A-2

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 실시예 2에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Example 2 was used instead of the metal oxide thin film solution composition of Example 1.

제조예 A-3Preparation Example A-3

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 실시예 3에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Example 3 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

제조예 B-1Preparation Example B-1

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 비교예 1에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Comparative Example 1 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

제조예 B-2Preparation Example B-2

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 비교예 2에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Comparative Example 2 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

제조예 B-3Preparation Example B-3

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 비교예 3에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Comparative Example 3 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

제조예 B-4Preparation Example B-4

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 비교예 4에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Comparative Example 4 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

제조예 B-5Preparation Example B-5

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 비교예 5에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Comparative Example 5 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

제조예 B-6Preparation Example B-6

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 비교예 6에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Comparative Example 6 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

제조예 B-7Preparation Example B-7

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 비교예 7에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Comparative Example 7 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

제조예 B-8Preparation Example B-8

상기 실시예 1의 금속 산화물 박막용 용액 조성물 대신 상기 비교예 8에 따른 금속 산화물 박막용 조성물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 A-1과 동일한 방법으로 산화물 박막 트랜지스터를 얻었다.An oxide thin film transistor was obtained in the same manner as in Preparation Example A-1, except that the metal oxide thin film composition according to Comparative Example 8 was used instead of the solution composition for the metal oxide thin film of Example 1.

시험예Test Example

Agilent 4155C 반도체 파라미터 분석기(semiconductor parameter analyzer)를 이용하여 트랜지스터의 성능을 측정하였다.Transistor performance was measured using an Agilent 4155C semiconductor parameter analyzer.

트랜스퍼(transfer) 특성 측정을 위하여, 드레인 바이어스는 30 V를 인가하였으며, 게이트 바이어스는 -30 V ~ 30 V 범위로 인가하였다. 측정된 트랜스퍼 특성으로부터 얻어진 포화 전하이동도(saturation field-effect mobility, 이하 'SD'), 문턱 전압(threshold voltage, V), 및 점멸비(on/off ratio) 값을 각각 추출하였다.In order to measure the transfer characteristics, a drain bias was applied at 30 V and a gate bias was applied at a range of -30 V to 30 V. The saturation field-effect mobility (SD), threshold voltage (V), and on / off ratio values obtained from the measured transfer characteristics were extracted, respectively.

상기 시험에 따른 트랜스퍼 커브는 도 1 내지 도 11에 나타내었고, 각 특성 값은 아래 표 2에 나타내었다.Transfer curves according to the test are shown in Figures 1 to 11, each characteristic value is shown in Table 2 below.

금속 산화물 박막용 용액 조성물Solution composition for metal oxide thin film 인듐 및 아연Indium and zinc 리튬
(In+Zn 대비 몰%)
lithium
(Mol% of In + Zn)
전구체
총 몰 수
Precursor
Total moles
몰 비 (In : Zn)Molar ratio (In: Zn) 몰 수Moles 실시예 1Example 1 75.6 : 24.475.6: 24.4 0.0900.090 2222 0.1100.110 실시예 2Example 2 75.6 : 24.475.6: 24.4 0.1130.113 2222 0.1380.138 실시예 3Example 3 75.6 : 24.475.6: 24.4 0.1130.113 2525 0.1410.141 비교예 1Comparative Example 1 75.6 : 24.475.6: 24.4 0.1130.113 3333 0.1500.150 비교예 2Comparative Example 2 75.6 : 24.475.6: 24.4 0.1130.113 1111 0.1250.125 비교예 3Comparative Example 3 30.0 : 70.030.0: 70.0 0.1130.113 2222 0.1380.138 비교예 4Comparative Example 4 50.0 : 50.050.0: 50.0 0.1130.113 2222 0.1380.138 비교예 5Comparative Example 5 70.0 : 30.070.0: 30.0 0.1130.113 2222 0.1380.138 비교예 6Comparative Example 6 85.0 : 15.085.0: 15.0 0.1130.113 2222 0.1380.138 비교예 7Comparative Example 7 75.6 : 24.475.6: 24.4 0.1350.135 2222 0.1650.165 비교예 8Comparative Example 8 75.6 : 24.475.6: 24.4 0.1130.113 11 (Ga)11 (Ga) 0.1250.125

용액 조성물Solution composition SD
(@VD=30V)
SD
(@V D = 30V)
Threshold voltage (V)Threshold voltage (V) On/off ratioOn / off ratio
제조예 A-1Preparation Example A-1 실시예 1Example 1 17.017.0 4.34.3 8.4 x 105 8.4 x 10 5 제조예 A-2Preparation Example A-2 실시예 2Example 2 15.015.0 1.11.1 1.9 x 104 1.9 x 10 4 제조예 A-3Preparation Example A-3 실시예 3Example 3 12.012.0 2.22.2 4.2 x 103 4.2 x 10 3 제조예 B-1Preparation Example B-1 비교예 1Comparative Example 1 < 0.1<0.1 - 10.0-10.0 1.8 x 104 1.8 x 10 4 제조예 B-2Preparation Example B-2 비교예 2Comparative Example 2 9.09.0 1.41.4 5.5 x 103 5.5 x 10 3 제조예 B-3Preparation Example B-3 비교예 3Comparative Example 3 0.30.3 2.42.4 3.0 x 105 3.0 x 10 5 제조예 B-4Preparation Example B-4 비교예 4Comparative Example 4 2.72.7 4.24.2 2.8 x 106 2.8 x 10 6 제조예 B-5Preparation Example B-5 비교예 5Comparative Example 5 3.13.1 2.32.3 1.2 x 104 1.2 x 10 4 제조예 B-6Preparation Example B-6 비교예 6Comparative Example 6 1.51.5 - 5.0-5.0 9.2 x 103 9.2 x 10 3 제조예 B-7Preparation Example B-7 비교예 7Comparative Example 7 7.07.0 - 4.7-4.7 1.2 x 103 1.2 x 10 3 제조예 B-8Preparation Example B-8 비교예 8Comparative Example 8 4.04.0 - 4.24.2 2.1 x 105 2.1 x 10 5

상기 표 1 및 표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따른 금속 산화물 박막용 용액 조성물이 적용된 제조예 A-1 내지 A-3의 산화물 박막 트랜지스터는 비교예 1 내지 8에 따른 금속 산화물 박막용 용액 조성물이 적용된 제조예 B-1 내지 B-8의 산화물 박막 트랜지스터에 비하여 더 높은 포화 전하이동도 값을 갖는 것으로 확인된다.Referring to Tables 1 and 2, the oxide thin film transistors of Preparation Examples A-1 to A-3 to which the solution composition for metal oxide thin films according to Examples 1 to 5 were applied were used for the metal oxide thin films according to Comparative Examples 1 to 8. It was confirmed that the solution composition had a higher saturation charge mobility value as compared with the oxide thin film transistors of Preparation Examples B-1 to B-8.

Claims (9)

용매에 용해된 인듐 산화물 전구체, 아연 산화물 전구체 및 리튬 산화물 전구체를 포함하고;
상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체는 인듐 원자와 아연 원자의 몰 수를 기준으로 75 : 25 내지 80 : 20의 몰 비로 포함되고;
상기 리튬 산화물 전구체는 리튬 원자의 몰 수를 기준으로 상기 인듐 산화물 전구체와 상기 아연 산화물 전구체에 포함된 인듐 원자과 아연 원자의 총 몰 수 대비 20 내지 30 몰%로 포함되는,
금속 산화물 박막용 용액 조성물.
An indium oxide precursor, a zinc oxide precursor and a lithium oxide precursor dissolved in a solvent;
The indium oxide precursor and the zinc oxide precursor are included in a molar ratio of 75:25 to 80:20 based on the molar number of indium atoms and zinc atoms;
The lithium oxide precursor is included in 20 to 30 mol% based on the total number of moles of indium and zinc atoms contained in the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor, based on the number of moles of lithium atoms,
Solution composition for metal oxide thin film.
제 1 항에 있어서,
상기 인듐 산화물 전구체 및 상기 아연 산화물 전구체에 포함된 인듐 원자와 아연 원자의 총 몰 수는 0.050 내지 0.130 몰인, 금속 산화물 박막용 용액 조성물.
The method of claim 1,
The total number of moles of indium atoms and zinc atoms contained in the indium oxide precursor and the zinc oxide precursor is 0.050 to 0.130 moles, the solution composition for a metal oxide thin film.
제 1 항에 있어서,
상기 인듐 산화물 전구체, 상기 아연 산화물 전구체 및 상기 리튬 산화물 전구체에 포함된 인듐 원자, 아연 원자 및 리튬 원자의 총 몰 수는 0.090 내지 0.150 몰인, 금속 산화물 박막용 용액 조성물.
The method of claim 1,
The total number of moles of indium atoms, zinc atoms and lithium atoms contained in the indium oxide precursor, the zinc oxide precursor and the lithium oxide precursor is 0.090 to 0.150 moles, the solution composition for a metal oxide thin film.
제 1 항에 있어서,
상기 인듐 산화물 전구체는 인듐 아세테이트(indium acetate), 인듐 아세테이트 하이드레이트(indium acetate hydrate), 인듐 아세틸아세토네이트(indium acetylacetonate), 인듐 부톡사이드(indium butoxide), 인듐 클로라이드(indium chloride), 인듐 클로라이드 하이드레이트(indium chloride hydrate), 인듐 클로라이드 테트라하이드레이트(indium chloride tetrahydrate), 인듐 플로라이드(indium fluoride), 인듐 하이드록사이드(indium hydroxide), 인듐 아이오다이드(indium iodide), 인듐 나이트레이트(indium nitrate), 인듐 나이트레이트 하이드레이트(indium nitrate hydrate), 인듐 설페이트(indium sulfate), 인듐 설페이트 하이드레이트(indium sulfate hydrate), 및 인듐 옥사이드(indium oxide)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 인듐 화합물을 포함하는, 금속 산화물 박막용 용액 조성물.
The method of claim 1,
The indium oxide precursor is indium acetate, indium acetate hydrate, indium acetylacetonate, indium butoxide, indium chloride, indium chloride hydrate chloride hydrate, indium chloride tetrahydrate, indium fluoride, indium hydroxide, indium iodide, indium nitrate, indium nitrate A solution for thin metal oxide films comprising at least one indium compound selected from the group consisting of indium nitrate hydrate, indium sulfate, indium sulfate hydrate, and indium oxide Composition.
제 1 항에 있어서,
상기 아연 산화물 전구체는 징크 아세테이트(zinc acetate), 징크 아세테이트 다이하이드레이트(zinc acetate dihydrate), 징크 아세틸아세토네이트 하이드레이트(zinc acetylacetonate hydrate), 징크 클로라이드(zinc chloride), 징크 플로라이드(zinc fluoride), 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate), 징크 카보네이트(zinc carbonate), 및 징크 설페이트(zinc sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 아연 화합물을 포함하는, 금속 산화물 박막용 용액 조성물.
The method of claim 1,
The zinc oxide precursor is zinc acetate, zinc acetate dihydrate, zinc acetylacetonate hydrate, zinc chloride, zinc fluoride, zinc knight. A solution composition for a thin film of metal oxide, comprising at least one zinc compound selected from the group consisting of latex nitrate hexahydrate, zinc carbonate, and zinc sulfate.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬 산화물 전구체는 리튬 나이트레이트(lithium nitrate), 리튬 아세테이트 다이하이드레이트(lithium acetate dihydrate), 및 리튬 클로라이드(lithium chloride)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 리튬 화합물을 포함하는, 금속 산화물 박막용 용액 조성물.
The method of claim 1,
The lithium oxide precursor includes at least one lithium compound selected from the group consisting of lithium nitrate, lithium acetate dihydrate, and lithium chloride, a solution composition for a metal oxide thin film .
제 1 항에 있어서,
상기 용매는 이소프로판올(isopropanol), 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 1-메톡시 2-프로판올(1-methoxy-2-propanol), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide), 에탄올(ethanol), 탈이온수(deionized water), 메탄올(methanol), 아세틸아세톤(acetylacetone), 디메틸아민보란(dimethylamineborane), 및 아세토니트릴(acetonitrile)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 화합물을 포함하는, 금속 산화물 박막용 용액 조성물.
The method of claim 1,
The solvent is isopropanol, 2-methoxyethanol, 1-methoxy 2-propanol, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl- 2-pyrrolidone, dimethylformamide, ethanol, deionized water, methanol, acetylacetone, dimethylamineborane, and acetonitrile A solution composition for a metal oxide thin film, comprising one or more compounds selected from the group.
제 1 항에 따른 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 준비하는 단계;
상기 금속 산화물 박막용 용액 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 기판을 열처리하는 단계
를 포함하는, 금속 산화물 박막의 제조 방법.
Preparing a solution composition for a metal oxide thin film according to claim 1;
Coating the metal oxide thin film solution composition on a substrate; And
Heat-treating the coated substrate
It includes, a method for producing a metal oxide thin film.
제 8 항에 있어서,
상기 열처리는 100 내지 400 ℃의 온도 하에서 수행되는, 금속 산화물 박막의 제조 방법.
The method of claim 8,
The heat treatment is performed under a temperature of 100 to 400 ℃, metal oxide thin film manufacturing method.
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