KR20210157756A - Method for Enhancement of Charge Mobility by Passivation Using Amorphous Hydrocarbon Thin Films - Google Patents

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충남대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for improving the charge mobility of a charge channel layer in a structure including a charge channel layer through which charges move, such as an electrode or a thin film transistor. More particularly, it relates to a method for improving charge mobility of a charge channel layer that has the feature of performing passivation using an amorphous hydrocarbon thin film on some or all of the surface of the charge channel layer.

Description

비정질 탄화수소 박막의 패시베이션에 의한 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법{Method for Enhancement of Charge Mobility by Passivation Using Amorphous Hydrocarbon Thin Films}Method for Enhancement of Charge Mobility by Passivation Using Amorphous Hydrocarbon Thin Films

본 발명은 전극 또는 박막트랜지스터와 같이 전하가 이동하는 전하 채널층을 포함하는 구조에서, 전하 채널층의 전하이동도를 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for improving the charge mobility of a charge channel layer in a structure including a charge channel layer through which charges move, such as an electrode or a thin film transistor.

메모리, 센서, 디스플레이, 논리 회로 등 다양한 전자 응용 장치에 전계효과 트랜지스터(field-effect transistors)가 적용되고 있으며, 기존의 실리콘 재료에서 더 나아가 유기물, 금속 산화물 반도체, 2차원 나노 전자 재료, 탄소 화합물(탄소 나노튜브, 그래핀) 등 첨단 전자재료가 주목받고 있다. 전계효과 트랜지스터는 게이트 아래에 놓인 절연층에 의해 축전기 구조가 형성되므로 접합형 트랜지스터에 비해 동작 속도가 느리고 전송 컨덕턴스가 낮다는 문제가 있다. 그러나 게이트 전류가 거의 0인 장점이 있어 접합형 트랜지스터보다 고밀도 집적에 적합하기 때문에 현대의 집적회로에 다수를 차지하고 있다.Field-effect transistors are being applied to various electronic applications such as memories, sensors, displays, and logic circuits. Advanced electronic materials such as carbon nanotubes and graphene) are attracting attention. The field effect transistor has a problem in that the operation speed is slow and the transmission conductance is low compared to the junction type transistor because the capacitor structure is formed by the insulating layer placed under the gate. However, since the gate current is almost zero, it is suitable for high-density integration compared to the junction type transistor, so it occupies a majority in modern integrated circuits.

트랜지스터를 작게 만들어 집적화 시키는 것은 이미 분자 단위의 크기까지 연구적으로 개발됨에 따라 크기 감소에 한계에 도달하게 되었다. 전계효과 트랜지스터의 동작속도는 채널층의 전하이동도에 의해 결정된다. 따라서 빠른 동작속도를 구현하기 위해서는 채널층에서의 전하이동도가 높아야 하며, 더 많은 연산, 처리 및 정보전달을 위해서는 전 이동도가 현재 수준보다 훨씬 빠른 전계효과 트랜지스터를 개발할 필요가 있다. 종래의 트랜지스터에서는, 전자 이동도를 증가시키기 위하여 다양한 재료를 사용하거나 구조적으로 변형을 주어 새로운 구조를 제작하는 등 여러 가지 방법의 시도가 제안되고 있다. 그러나, 이는 기존의 공정 설비를 거의 활용하지 못하거나 재료의 단가가 비싸거나 공정이 상대적으로 복잡하여 추가적인 공정 단가가 발생하기 때문에 실제로 기존의 공정 라인에 적용하기 어렵다는 한계가 있다. 이에, 저가의 재료를 사용하여 간단한 공정에 의해 기존 전계효과 트랜지스터의 채널층에서의 전하이동도를 증가시킬 수 있는 효율적인 방법이 필요하다. The miniaturization and integration of transistors has already reached the limit of size reduction as it has already been researched and developed down to the molecular level. The operating speed of the field effect transistor is determined by the charge mobility of the channel layer. Therefore, in order to realize a fast operation speed, the charge mobility in the channel layer must be high, and it is necessary to develop a field effect transistor with a total mobility much faster than the current level for more calculations, processing, and information transfer. In the conventional transistor, various attempts have been made, such as using various materials or structurally modified to fabricate a new structure in order to increase electron mobility. However, there is a limitation in that it is difficult to actually apply to the existing process line because it hardly utilizes the existing process equipment, the unit cost of the material is high, or the process is relatively complicated, resulting in additional process cost. Accordingly, there is a need for an efficient method capable of increasing the charge mobility in the channel layer of the existing field effect transistor by a simple process using an inexpensive material.

탄소 박막은 우수한 전기적, 기계적 특성으로 인해 기술적, 산업적 응용분야에서 많은 주목을 받고 있다. 탄소 박막을 구성하는 탄소계 재료는 결합에 따라 다이아몬드, 그래핀 및 비정질 탄소로 분류될 수 있다. Carbon thin films have attracted a lot of attention in technical and industrial applications due to their excellent electrical and mechanical properties. The carbon-based material constituting the carbon thin film may be classified into diamond, graphene, and amorphous carbon according to bonding.

탄소계 재료에 대한 연구는 높은 전도도 특성과 투명도에 의해 투명 전도체나 차세대 반도체로서의 높은 잠재성을 갖는 그래핀과 탄소 나노튜브와 같은 고도로 정렬된 구조를 갖는 나노구조체에 대한 연구에 초점이 맞춰져 있다. 이에 비해 비정질 탄소 역시 여러 가지 흥미로운 특성을 나타냄에도 불구하고 많은 주목을 받지 못하고 있다. 비정질 탄소에는 고정된 자유 라디칼을 의미하는 소위 "댕글링 본드(dangling bond)"가 상당 비율 함유되어 있기 때문에 적절한 조건에서 가공하여 다양한 특성을 갖는 소재의 개발 가능성이 있다. 그러나 비정질 탄소를 활용하여 새로운 특성을 갖는 소재를 개발하고 응용하고자 하는 시도들은 매우 제한적이었다.Research on carbon-based materials is focused on nanostructures with highly ordered structures such as graphene and carbon nanotubes, which have high potential as transparent conductors or next-generation semiconductors due to their high conductivity properties and transparency. On the other hand, amorphous carbon has also not received much attention despite exhibiting various interesting properties. Since amorphous carbon contains a significant proportion of so-called "dangling bonds", which mean fixed free radicals, there is a possibility of developing materials having various properties by processing under appropriate conditions. However, attempts to develop and apply new materials using amorphous carbon have been very limited.

비정질 탄화수소막은 균일한 두께의 평탄한 박막 형성이 용이하고 유기층 및 무기층과의 계면 접합성이 우수하며 저유전 특성을 갖는다는 성질을 이용하여, 식각 마스크로 사용되거나(공개특허 제10-2010-0112070호, 등록특허 제10-1837370호), 절연막의 보호막으로 사용되거나(등록특허 제10-1464909호), 반도체 금속 배선의 층간 물질과 같은 저유전 절연체로 박막 결함을 방지하고 층간 밀착도를 증가시키기 위하여(등록특허 제10-0850495호) 사용되어 왔다. 그러나 이제까지 채널층의 이동도를 향상시키기 위하여 비정질 탄화수소막을 사용한 예는 보고된 바 없다. The amorphous hydrocarbon film can be used as an etching mask or used as an etching mask by using the properties that it is easy to form a flat thin film of uniform thickness, has excellent interfacial bonding with organic and inorganic layers, and has low dielectric properties (Patent Publication No. 10-2010-0112070). , Registration Patent No. 10-1837370), used as a protective film of an insulating film (Registration Patent No. 10-1464909), or as a low-k insulator such as an interlayer material of semiconductor metal wiring to prevent thin film defects and increase interlayer adhesion ( Registered Patent No. 10-0850495) has been used. However, there has been no report so far that an amorphous hydrocarbon film is used to improve the mobility of the channel layer.

공개특허 제10-2010-0112070호Patent Publication No. 10-2010-0112070 등록특허 제10-1837370호Registered Patent No. 10-1837370 등록특허 제10-1464909호Registered Patent No. 10-1464909 등록특허 제10-0850495호Registered Patent No. 10-0850495

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 저가의 재료를 사용하여 간단한 공정에 의해 패시베이션층을 형성하는 것만으로 전하가 이동하는 통로인 전하 채널층의 전하이동도를 현저하게 증가시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides a method for remarkably increasing the charge mobility of the charge channel layer, which is a path through which charges move, simply by forming a passivation layer by a simple process using an inexpensive material. intended to provide

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전하 채널층의 표면 중 일부 또는 전체를 비정질 탄화수소 박막으로 패시베이션 하는 것을 특징으로 하는 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법에 관한 것이다.The present invention for achieving the above object relates to a method for improving charge mobility of a charge channel layer, characterized in that a part or the whole of the surface of the charge channel layer is passivated with an amorphous hydrocarbon thin film.

먼저 본 명세서 전체에서, "전하 채널층"은 전하가 이동하는 통로를 의미하는 것으로, 트랜지스터에서의 채널층, 태양전지나 발광소자의 전극을 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 각종 소자나 장치 등에서 전하의 이동 통로를 담당하는 구성을 모두 통칭한다. First, throughout this specification, "charge channel layer" refers to a path through which charges move, and may include, but is not limited to, a channel layer in a transistor, an electrode of a solar cell or a light emitting device, and charges in various devices or devices. collectively refers to all the components responsible for the movement path of

어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 그리고 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에", "상부에"라 함은, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 마찬가지로 층, 막, 영역, 판 등의 다른 부분 "아래" 또는 "하에", "하부에"라 함은, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적으로" 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장자리 일부에는 형성되지 않는 것도 포함한다. When a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. And when a part of a layer, film, region, plate, etc. is “on” or “on” or “on” another part, this is not only when it is “directly on” another part, but also when there is another part in between. also includes Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. Similarly, the term “under” or “under” or “under” another part of a layer, film, region, plate, etc. includes cases where it is “directly under” another part, as well as with another part in between. do. Conversely, when a part is said to be "just below" another part, it means that there is no other part in the middle. In addition, when a part is said to be formed "whole" on another part, it includes not only what is formed on the whole surface of another part, but also what is not formed on a part of the edge.

본 발명에서 "비정질″은 원자들의 위치에 대해서 장거리 질서가 존재하지 않음을 의미하며, ″비정질 탄화수소″는 비정질 구조를 갖는 것으로서 탄소의 댕글링 본드의 일부가 수소에 의해 종단(terminate)되어 있는 것을 의미한다. In the present invention, "amorphous" means that there is no long-range order with respect to the positions of atoms, and "amorphous hydrocarbon" means that a part of the dangling bond of carbon is terminated by hydrogen as having an amorphous structure. it means.

또한 본 명세서에서 "기판"은 박막 성장을 위한 기재 역할을 하는 것으로, 통상 박막의 제조에 사용되는 실리콘, 유리, 금속, 금속 산화물, 플라스틱과 같은 기판은 물론이고, 그 위에 추가로 활성층이 형성되어 있는 기판도 포함한다. 상기 기판은 성장되는 박막의 종류와 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있음은 당연하다.In addition, in the present specification, "substrate" serves as a substrate for thin film growth, and as well as substrates such as silicon, glass, metal, metal oxide, and plastic used in the production of thin films, an additional active layer is formed thereon. Also includes a board with It goes without saying that the substrate can be appropriately selected according to the type and purpose of the thin film to be grown.

본 발명의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 크기나 두께, 형상 등이 과장되거나 단순화되어 있을 수 있다. 이는 여러 층 및 영역을 명확하게 표시하기 위함으로 실제 소자에서의 비율을 의미하는 것은 아니다.In the drawings of the present invention, for convenience of description, the size, thickness, shape, etc. of some layers and regions may be exaggerated or simplified. This is in order to clearly indicate the various layers and regions, and does not mean a ratio in an actual device.

하기 실시예에서 확인할 수 있듯이, 전하 채널층의 표면 중 일부 또는 전체를 비정질 탄화수소 박막으로 패시베이션 하는 것에 의해 전하이동도가 현저하게 증가하였다. 동일 조건에서 비교하였을 때, 비정질 탄화수소 박막에 의한 패시베이션 전에 비해 전하 채널층의 전하이동도는 300배 이상 증가하였으며, 조건을 변화시킴에 따라 종래 기술에서 보고된 전하이동도를 크게 뛰어넘는 결과를 보여주었다. 하기 실시예에서는 전하 채널층의 상면에만 패시베이션층을 형성하였으나, 하면에만 패시베이션층을 형성하거나, 혹은 상면과 하면에 동시에 형성할 수 있음은 당연하다. 또는 본 발명의 전하 채널층이 적용되는 장치의 구조 및 특성에 따라 상면 및/또는 하면의 일부에만 형성될 수도 있다. 이때 비정질 탄화수소의 패시베이션층은 상기 채널층에 직접 성장되거나, 혹은 촉매 기판 위에서 성장한 후 전사과정을 거쳐 형성될 수 있다. 채널층에 직접 성장되는 경우에는 전사과정을 거치지 않기 때문에 균일하고 결함이 적은 박막을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 이에 비해 전사과정을 거쳐 탄화수소 박막을 성장시키는 것은 기판의 종류에 제한을 받지 않는다는 장점이 있다. 만일 기판 자체 또는 기판 상에 증착된 활성층이 비정질 탄화수소 박막의 성장 조건에서 안정하지 않은 경우 직접 성장보다는 전사 공정이 더 유리할 수 있으므로 사용 목적 및 소자의 설계에 따라 적절히 선택하여 사용될 수 있음은 당연하다.As can be seen in the following examples, charge mobility was significantly increased by passivating a part or all of the surface of the charge channel layer with an amorphous hydrocarbon thin film. When compared under the same conditions, the charge mobility of the charge channel layer increased more than 300 times compared to before passivation by the amorphous hydrocarbon thin film, and as the conditions were changed, the charge mobility reported in the prior art was greatly exceeded. gave. Although the passivation layer is formed only on the upper surface of the charge channel layer in the following embodiment, it is natural that the passivation layer may be formed only on the lower surface or may be formed simultaneously on the upper surface and the lower surface. Alternatively, the charge channel layer of the present invention may be formed only on a portion of the upper surface and/or the lower surface according to the structure and characteristics of the device to which it is applied. In this case, the passivation layer of the amorphous hydrocarbon may be directly grown on the channel layer or may be formed through a transfer process after growing on the catalyst substrate. When directly grown on the channel layer, there is an advantage in that a uniform and fewer defects can be formed because a transfer process is not performed. On the other hand, growing a hydrocarbon thin film through a transfer process has the advantage that it is not limited by the type of substrate. If the substrate itself or the active layer deposited on the substrate is not stable under the growth conditions of the amorphous hydrocarbon thin film, the transfer process may be more advantageous than the direct growth.

본 발명에서 패시베이션층을 이루는 비정질 탄화수소 박막의 두께는 단일원자층 두께 ~ 1 ㎛, 바람직하게는 1 nm ~ 100 nm 범위에서 적절하게 조절되는 것이 바람직하다. 탄소의 원자 크기는 약 0.15 nm로 비정질 탄화수소 박막의 두께는 대략 0.2 nm 정도이다. 상기 비정질 탄화수소 박막의 크기는 전하 채널층의 종류 및 용도 등을 고려하여 필요에 따라 적절한 범위로 사용될 수 있다. In the present invention, the thickness of the amorphous hydrocarbon thin film constituting the passivation layer is preferably controlled appropriately in the range of a single atomic layer thickness of ~ 1 ㎛, preferably 1 nm ~ 100 nm. The atomic size of carbon is about 0.15 nm, and the thickness of the amorphous hydrocarbon thin film is about 0.2 nm. The size of the amorphous hydrocarbon thin film may be used in an appropriate range as needed in consideration of the type and use of the charge channel layer.

예를 들어, 본 발명에서 상기 전하 채널층은 박막 트랜지스터의 채널층일 수 있다. 더욱 구체적으로는, 기판상에 형성된 절연층; 상기 절연층 상에 서로 이격하여 위치하는 소스 전극 및 드레인 전극; 상기 소스 전극과 드레인 전극을 전기적으로 연결하는 채널층;을 포함하는 박막 트랜지스터의 채널층일 수 있다.For example, in the present invention, the charge channel layer may be a channel layer of a thin film transistor. More specifically, an insulating layer formed on the substrate; a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other on the insulating layer; It may be a channel layer of the thin film transistor including; a channel layer electrically connecting the source electrode and the drain electrode.

본 발명은 채널층을 비정질 탄화수소 박막으로 패시베이션 하여 전하이동도를 향상시킨다는 것에 특징이 있으므로, 채널층을 구성하는 물질이나 소자의 구체적인 구조에 의해 제한되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 채널층을 구성하는 물질로는 종래 반도체 또는 전도체를 이용한 소자에서 채널층으로 이용되는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다. 예를 들면 상기 채널층은 실리콘이나 금속산화물 반도체, 유기반도체와 같은 반도체 물질을 사용할 수 있으며, 그래핀과 같은 전도성 물질을 사용할 수도 있다. 채널층에는 소자의 특성을 향상시키기 위하여 다른 원소가 도핑될 수도 있다. 본 발명은 채널층의 물질 특성에 관한 것은 아니므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하지만, 당업자라면 종래기술로부터 적절한 특성을 갖는 물질을 선정하여 사용하는 것은 용이할 것이다.Since the present invention is characterized in that charge mobility is improved by passivating the channel layer with an amorphous hydrocarbon thin film, it is not limited by the specific structure of the material or device constituting the channel layer. Therefore, any material constituting the channel layer of the present invention may be used as long as it is used as a channel layer in a device using a conventional semiconductor or conductor. For example, the channel layer may be formed of a semiconductor material such as silicon, a metal oxide semiconductor, or an organic semiconductor, or a conductive material such as graphene. The channel layer may be doped with other elements to improve device characteristics. Since the present invention does not relate to material properties of the channel layer, a detailed description thereof will be omitted, but it will be easy for those skilled in the art to select and use a material having appropriate properties from the prior art.

소스 전극과 드레인 전극은 일반적인 전극물질, 즉, 금속이나 도전성 산화물로 형성될 수 있다. 소스 전극과 드레인 전극은 단일층 또는 다중층일 수 있으며, 그 구체적인 형태 및 위치는 채널층에 의해 전기적으로 연결될 수 있다면 다양하게 설계될 수 있다.The source electrode and the drain electrode may be formed of a general electrode material, that is, a metal or a conductive oxide. The source electrode and the drain electrode may be a single layer or a multilayer, and the specific shape and location thereof may be variously designed as long as they can be electrically connected by a channel layer.

특히, 상기 트랜지스터가 전계유도 박막트랜지스터인 경우에는, 상기 비정질 탄화수소 박막으로 이루어진 패시베이션층이 게이트 유전막으로 작용할 수 있다. 이 경우, 별도의 게이트 유전막을 형성하지 않고 게이트 유전막 상에 게이트 전극을 형성하여 전계유도 박막트랜지스터를 구성할 수 있다. 또는 바텀 게이트 구조인 경우에는 게이트 전극을 채널층의 아래에 형성할 수 있다. In particular, when the transistor is an electric field induction thin film transistor, the passivation layer made of the amorphous hydrocarbon thin film may act as a gate dielectric film. In this case, the field induction thin film transistor may be configured by forming the gate electrode on the gate dielectric layer without forming a separate gate dielectric layer. Alternatively, in the case of a bottom gate structure, the gate electrode may be formed under the channel layer.

패시베이션을 게이트 유전막으로 사용할 때에는, 상기 비정질 탄화수소 박막의 유전상수가 10 이상인 고유전막인 것이 더욱 바람직하다. 비정질 탄화수소 박막은 이제까지는 유전율이 낮은 low-k 물질로 인식되어 왔다. 그러나 플라즈마를 이용한 비정질 탄화수소 박막의 제조 시, 증착온도와 압력, 반응가스의 유량, 플라즈마 파워를 조절하면 high-k의 비정질 탄화수소 박막을 성장시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명자들은 유전상수가 10 이상인 비정질 탄화수소 박막으로 이루어진 고유전막에 대해 출원번호 10-2020-0071703호로 2020년 06월 12일 특허출원하였다. 상기 고유전막은 유전율이 10 이상, 바람직하게는 20 내지 200, 더욱 바람직하게는 30~150으로 종래 기술에서 고유전 산화물로 알려진 하프늄(Hf)이나 지르코늄(Zr) 산화물의 유전상수 보다 현저히 높은 고유전 특성을 나타내었다. 더욱이 표면거칠기가 매우 낮아 계면에서의 결함이 낮으며, 누설전류는 1 A/cm2 이하이고, 절연강도는 1 MV/cm 이상, 바람직하게는 누설전류가 0.5 A/cm2 이하이고, 절연강도는 5 MV/cm이상이었다. 일 실시예에서는 0.2 nm의 등가산화막 두께에서 누설전류가 0.25 A/cm2로 Hf- 또는 Zr- 기반 산화물이 높은 누설전류를 나타내는 것에 비해 매우 우수한 특성을 나타내었다(데이터 미도시). When passivation is used as the gate dielectric film, it is more preferable that the amorphous hydrocarbon thin film be a high-k film having a dielectric constant of 10 or more. An amorphous hydrocarbon thin film has been recognized as a low-k material with a low dielectric constant. However, when producing an amorphous hydrocarbon thin film using plasma, it was confirmed that a high-k amorphous hydrocarbon thin film can be grown by adjusting the deposition temperature and pressure, the flow rate of the reaction gas, and plasma power, and the present inventors have a dielectric constant of 10 or more. A patent application for a high-k film made of an amorphous hydrocarbon thin film was filed on June 12, 2020 with Application No. 10-2020-0071703. The high-k film has a dielectric constant of 10 or more, preferably 20 to 200, more preferably 30 to 150, which is significantly higher than the dielectric constant of hafnium (Hf) or zirconium (Zr) oxide known in the prior art as a high-k oxide. characteristics were shown. Moreover, the surface roughness is very low, so defects at the interface are low, the leakage current is 1 A/cm 2 or less, the insulation strength is 1 MV/cm or more, preferably the leakage current is 0.5 A/cm 2 or less, and the insulation strength was more than 5 MV/cm. In one embodiment, the leakage current was 0.25 A/cm 2 at an equivalent oxide film thickness of 0.2 nm, which exhibited very good characteristics compared to that of the Hf- or Zr-based oxide showing a high leakage current (data not shown).

또 다른 예로서, 상기 전하 채널층은 전극일 수 있다. 상기 전극은 예를 들면, 디스플레이, 태양전지, 발광다이오드에 적용될 수 있는 전극을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다. 전극의 소재로는 반도체 전극, 금속 전극, 투명 전극, 유연 전극을 예로 들 수 있다.As another example, the charge channel layer may be an electrode. The electrode includes, for example, an electrode applicable to a display, a solar cell, and a light emitting diode, but is not limited thereto. Examples of the electrode material include a semiconductor electrode, a metal electrode, a transparent electrode, and a flexible electrode.

본 발명에 의한 페시베이션층 위에는 추가의 절연막이 형성될 수도 있다. 추가의 절연막으로는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물, Ta2O4나 Al2O3, Hf- 또는 Zr-기반 산화물과 같은 고유전물질로 이루어진 막을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. An additional insulating film may be formed on the passivation layer according to the present invention. As the additional insulating layer, a layer made of a high- k material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride, Ta 2 O 4 , Al 2 O 3 , Hf- or Zr-based oxide may be used, but is not limited thereto.

본 발명의 비정질 탄화수소 박막은 (A) 플라즈마 반응기 내에 기판을 위치시키는 단계; (B) 상기 반응기 내에 탄화수소 가스를 포함하는 제1가스 및 수소 가스를 포함하는 제2가스를 주입하는 단계; 및 (C) 상기 반응기에 플라즈마를 발생시키는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.The amorphous hydrocarbon thin film of the present invention comprises the steps of (A) positioning a substrate in a plasma reactor; (B) injecting a first gas containing hydrocarbon gas and a second gas containing hydrogen gas into the reactor; and (C) generating plasma in the reactor.

본 발명에서 패시베이션층이 채널층에 직접 성장되는 경우에는, 상기 기판은 채널층이 형성되어 있는 기판을 사용한다. 만일 패시베이션층을 전사에 의해 제조하는 경우에는 비정질 탄화수소 박막이 먼저 제조된 후 채널층 상에 전사되므로, 비정질 탄화수소 박막의 성장 후 전사 공정에 유리한 종류의 기판 예를 들면, 촉매 금속층이 형성되어 있는 기판을 사용할 수 있다.In the present invention, when the passivation layer is directly grown on the channel layer, a substrate on which the channel layer is formed is used as the substrate. If the passivation layer is prepared by transfer, since the amorphous hydrocarbon thin film is first prepared and then transferred onto the channel layer, a kind of substrate advantageous for the transfer process after growth of the amorphous hydrocarbon thin film, for example, a substrate on which a catalyst metal layer is formed can be used

본 발명에서 플라즈마 반응기란 반응기 내에서 플라즈마를 발생시켜 반응가스의 반응을 유도하는 것으로, 예로서 플라즈마 보조 화학기상증착(PE-CVD) 또는 유도결합플라즈마 화학기상증착(ICP-CVD), 전자싸이클로트론공명 화학기상증착(ECR-CVD) 반응기를 들 수 있다. 플라즈마는 반응가스로부터 반응성이 높은 라디칼을 다량 생성하여 낮은 온도에서도 박막의 형성이 가능하다. 하기 실시예에서는 ICP-CVD를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아님은 당연하다. In the present invention, the plasma reactor is to induce a reaction of a reaction gas by generating plasma in the reactor, for example, plasma-assisted chemical vapor deposition (PE-CVD), inductively coupled plasma chemical vapor deposition (ICP-CVD), electron cyclotron resonance and a chemical vapor deposition (ECR-CVD) reactor. Plasma generates a large amount of highly reactive radicals from the reaction gas, so that a thin film can be formed even at a low temperature. In the following examples, ICP-CVD has been described as an example, but it is of course not limited thereto.

반응가스로 제1가스는 탄화수소 가스를 포함하는 것으로, 탄화수소 가스는 플라즈마에 의해 탄화수소 박막을 형성할 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 사용할 수 있으며, 통상 고온에서 화학기상증착에 의해 그래핀 제조에 사용될 수 있는 메탄, 에탄, 프로판, 에틸렌, 아세틸렌, 프로필렌 및 벤젠으로부터 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 제1가스에는 탄화수소 가스 이외에 비활성 가스가 포함될 수 있다. As the reaction gas, the first gas includes hydrocarbon gas, and any hydrocarbon gas can be used as long as it can form a hydrocarbon thin film by plasma. At least one selected from the group consisting of methane, ethane, propane, ethylene, acetylene, propylene and benzene may be used. The first gas may include an inert gas in addition to the hydrocarbon gas.

상기 제2가스는 수소 가스를 포함하는 것으로, 수소 가스 이외에 비활성 가스를 추가로 포함할 수 있다. The second gas includes hydrogen gas, and may further include an inert gas in addition to hydrogen gas.

상기 제1가스와 제2가스 이외에도, 수송가스로 아르곤이나 헬륨과 같은 비활성 가스를 추가로 더욱 포함할 수 있다.In addition to the first gas and the second gas, an inert gas such as argon or helium may be further included as a transport gas.

본 발명에서 비정질 탄화수소 박막의 증착온도는 상온 ~ 600℃인 것이 바람직하다. 증착온도가 600℃보다 높으면 탄화수소 박막은 결정성을 나타내기 시작하였다.In the present invention, the deposition temperature of the amorphous hydrocarbon thin film is preferably room temperature ~ 600 ℃. When the deposition temperature was higher than 600 °C, the hydrocarbon thin film began to show crystallinity.

상기 반응기 내 압력은 플라즈마 방전이 원활하게 이루어질 수 있도록 0.1 ~ 10 Torr인 것이 바람직하다. 압력이 너무 높은 경우에는 플라즈마 유지가 힘들어 탄화수소 박막 증착 효율이 낮아지고, 압력이 너무 낮으면 공정 효율성이 저하될 수 있다.The pressure in the reactor is preferably 0.1 to 10 Torr so that plasma discharge can be smoothly performed. When the pressure is too high, it is difficult to maintain the plasma, so that the hydrocarbon thin film deposition efficiency is lowered, and when the pressure is too low, the process efficiency may be reduced.

본 발명에서는 박막 제조 온도가 낮아짐에 따라 박막 내에 증가하는 댕글링 결합과 수소의 결합을 유도하기 위하여 반응가스로 탄화수소 가스와 수소 가스의 혼합물을 사용한다. 상기 (B) 단계에서 제1가스 중 탄화수소 가스와 제2가스 중 수소 가스의 체적 비는 100 : 1 ~ 1 : 50 정도의 것이 바람직하다. 수소 가스의 비율이 너무 낮으면 박막의 표면이 거칠어져 표면 특성이 저하될 수 있으며, 너무 높으면 탄화수소 박막 형성이 잘 되지 않았다.In the present invention, a mixture of hydrocarbon gas and hydrogen gas is used as a reaction gas to induce dangling bonds and hydrogen bonds that increase in the thin film as the thin film manufacturing temperature is lowered. In step (B), the volume ratio of the hydrocarbon gas in the first gas and the hydrogen gas in the second gas is preferably about 100:1 to 1:50. If the ratio of hydrogen gas is too low, the surface of the thin film may be roughened and surface properties may be deteriorated. If the ratio of hydrogen gas is too high, the hydrocarbon thin film may not be formed well.

본 발명에서 플라즈마의 세기 또한 박막의 특성에 영향을 미친다. 플라즈마의 세기는 100 ~ 1,000 W의 범위에서 조절될 수 있다. 플라즈마의 세기가 증가할수록 박막의 성장속도가 증가하고, 표면 거칠기가 작아지나 1,000 W 이상의 세기를 제외하는 것은 아니다. 또한 플라즈마의 세기가 낮은 경우에는 증착시간을 증가시키는 것에 의해 박막의 두께나 표면거칠기를 조절할 수 있으므로 100 W 미만을 제외하지 않는다.In the present invention, the intensity of plasma also affects the properties of the thin film. The intensity of the plasma can be adjusted in the range of 100 ~ 1,000 W. As the intensity of the plasma increases, the growth rate of the thin film increases and the surface roughness decreases, but the intensity of 1,000 W or more is not excluded. In addition, when the plasma intensity is low, the thickness or surface roughness of the thin film can be adjusted by increasing the deposition time, so less than 100 W is not excluded.

최적의 반응기의 온도, 압력, 제1가스의 유량, 제2가스의 유량 및 플라즈마의 세기는 상호 영향을 미치는 인자이므로, 다른 값을 고정시켰을 때 하나의 파라메타가 특정값에서 최적값을 나타내었다고 하더라도, 다른 변수가 조절되면 그 절대값이 변할 수 있음은 당연하다. Since the optimum reactor temperature, pressure, flow rate of first gas, flow rate of second gas, and plasma intensity are mutually influencing factors, even if one parameter shows an optimum value at a specific value when other values are fixed, , it is natural that the absolute value may change when other variables are adjusted.

상기 공정에 의해 제조되는 비정질 탄화수소 박막의 특성은 증착 온도, 압력, 제1가스의 유량, 제2가스의 유량 및 플라즈마의 세기에 의해 조절될 수 있다. 따라서 사용하고자 하는 소자에 따라 박막의 두께, 표면거칠기 등의 특성을 갖도록 상기 조건을 변화시켜 최적화할 수 있을 것이다. The properties of the amorphous hydrocarbon thin film produced by the above process may be controlled by the deposition temperature, pressure, flow rate of the first gas, flow rate of the second gas, and intensity of plasma. Therefore, it will be possible to optimize the conditions by changing the above conditions to have characteristics such as thickness and surface roughness of the thin film depending on the device to be used.

상기 방법에 의해 제조된 박막 TEM 이미지와 라만 스펙트럼에서 비정질 구조를 갖는 것을 확인하였으며, XPS, FTIR 및 이차이온 질량분석을 통하여 탄소-수소의 sp3 결합이 포함된 비정질 탄화수소로 이루어져 있음을 확인할 수 있었다. 또한 Ar+ 플라즈마로 에칭하면서 관측한 XPS 스펙트럼 및 이차이온 질량분석 스펙트럼의 피크 변화가 없어 박막의 조성이 균일함을 확인할 수 있었다.It was confirmed that it had an amorphous structure in the TEM image and Raman spectrum of the thin film prepared by the above method, and it was confirmed that it was composed of an amorphous hydrocarbon containing sp 3 bond of carbon-hydrogen through XPS, FTIR, and secondary ion mass spectrometry. . In addition, it was confirmed that the composition of the thin film was uniform because there was no change in the peaks of the XPS spectrum and secondary ion mass spectrometry observed while etching with Ar + plasma.

하기 실시예에 구체적인 데이터를 기재하지는 않았으나, 하기 실시예 1에서 제조된 박막 중, 실리콘 기판 상에서 증착된 박막은 200~500℃ 범위에서 증착된 경우 유전상수가 10~90의 값을 나타내었으며, Ag 촉매 상에서 증착된 박막은 300~600℃의 온도에서 증착된 경우 유전상수가 10~60 정도의 값을 나타내었다. 그러나 이는 반응가스의 유량과 플라즈마 파워를 실시예 1의 조건으로 고정한 경우의 수치이며, 반응가스의 비율 및 유량, 플라즈마 파워 역시 유전상수에 영향을 미치기 때문에 상기 온도조건에서의 유전상수가 절대적임을 의미하는 것은 아니다.Although specific data are not described in the Examples below, among the thin films prepared in Example 1, the thin film deposited on a silicon substrate exhibited a dielectric constant of 10 to 90 when deposited in the range of 200 to 500 ° C, Ag The thin film deposited on the catalyst exhibited a dielectric constant of about 10 to 60 when deposited at a temperature of 300 to 600 °C. However, this is a value when the flow rate and plasma power of the reaction gas are fixed to the conditions of Example 1, and since the ratio, flow rate, and plasma power of the reaction gas also affect the dielectric constant, the dielectric constant under the temperature condition is absolute. is not doing

본 발명은 또한 전하 채널층의 표면 중 일부 또는 전체가 비정질 탄화수소 박막에 의해 패시베이션 되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터와 전극을 제공한다.The present invention also provides a thin film transistor and an electrode in which a part or all of the surface of the charge channel layer is passivated by an amorphous hydrocarbon thin film.

이상과 같이 본 발명에 의하면 저가의 원료를 사용하여 간단한 공정으로 성장시킬 수 있는 비정질 탄화수소 박막으로 전하 채널층을 패시베이션 하는 것만으로 전하이동도를 현저하게 증가시킬 수 있어, 트랜지스터나 전극과 같이 전하의 빠른 이동이 요구되는 전하 채널층을 포함하는 장치의 특성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the charge mobility can be remarkably increased by just passivating the charge channel layer with an amorphous hydrocarbon thin film that can be grown in a simple process using inexpensive raw materials. It is possible to greatly improve the characteristics of a device including a charge channel layer that is required to move quickly.

도 1은 증착온도에 따라 생성되는 탄소계 박막의 모식도 및 TEM 이미지.
도 2는 증착온도에 따라 생성된 탄소계 박막의 라만 스펙트럼.
도 3은 증착온도에 따라 생성된 탄소계 박막의 EELS 스펙트럼.
도 4는 본 발명의 일시예에 의해 제조된 비정질 탄화수소 박막의 XPS 스펙트럼 및 EXAFS 스펙트럼.
도 5는 본 발명의 일시예에 의해 제조된 비정질 탄화수소 박막의 FTIR 스펙트럼.
도 6은 본 발명의 일시예에 의해 제조된 비정질 탄화수소 박막의 이차이온 질량분석 스펙트럼.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 전계효과 트랜지스터의 단면을 보여주는 모식도.
도 8은 본 발명의 비교예에 의한 그래핀 전계효과 트랜지스터의 게이트 전압-드레인 전류 특성의 측정 결과를 보여주는 그래프.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 전사된 비정질 탄화수소 박막을 포함하는 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성을 보여주는 그래프.
도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 직접 증착된 비정질 탄화수소 박막을 포함하는 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성을 보여주는 그래프.
1 is a schematic diagram and TEM image of a carbon-based thin film produced according to the deposition temperature.
2 is a Raman spectrum of a carbon-based thin film produced according to a deposition temperature.
3 is an EELS spectrum of the carbon-based thin film produced according to the deposition temperature.
4 is an XPS spectrum and EXAFS spectrum of an amorphous hydrocarbon thin film prepared according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is an FTIR spectrum of an amorphous hydrocarbon thin film prepared according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a secondary ion mass spectrometry spectrum of an amorphous hydrocarbon thin film prepared according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram showing a cross section of a field effect transistor according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the measurement results of the gate voltage-drain current characteristics of the graphene field effect transistor according to the comparative example of the present invention.
9 is a graph showing electrical characteristics of a field effect transistor including a transferred amorphous hydrocarbon thin film according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing electrical characteristics of a field effect transistor including a directly deposited amorphous hydrocarbon thin film according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying examples. However, these embodiments are merely examples for easily explaining the content and scope of the technical idea of the present invention, and thereby the technical scope of the present invention is not limited or changed. It will be natural for those skilled in the art that various modifications and changes can be made within the scope of the technical spirit of the present invention based on these examples.

[실시예][Example]

실시예 1 : 증착 온도에 따른 탄화수소 박막의 제조 Example 1: Preparation of hydrocarbon thin film according to deposition temperature

Si 웨이퍼 또는 Si/SiO2/Ag(200 nm) 기판 상에 하기 조건에서 CH4 가스와 수소 가스를 사용하여 ICP CVD(Inductively-coupled plasma chemical vapor deposition)에 의해 탄화수소 박막을 증착하였다. 구체적으로, 반응기 내로 1 sccm의 CH4 가스와 100 sccm의 수소와 Ar 혼합가스(수소 10%)를 주입하였고 압력은 1 Torr, 플라즈마 파워는 600 W로 고정하였다. Si wafer or Si/SiO 2 /Ag (200 nm) A hydrocarbon thin film was deposited on the substrate by inductively-coupled plasma chemical vapor deposition (ICP CVD) using CH 4 gas and hydrogen gas under the following conditions. Specifically, 1 sccm of CH 4 gas and 100 sccm of hydrogen and Ar mixed gas (hydrogen 10%) were injected into the reactor, and the pressure was fixed at 1 Torr and the plasma power at 600 W.

50℃~950℃의 증착온도에서 5분간 박막을 성장시켜 탄화수소 박막을 제조하였다. 950℃에서 증착된 박막은 그래핀의 성장을 위하여 촉매금속인 구리 기판에서 증착하였다.A hydrocarbon thin film was prepared by growing the thin film at a deposition temperature of 50° C. to 950° C. for 5 minutes. The thin film deposited at 950° C. was deposited on a copper substrate, which is a catalyst metal for the growth of graphene.

비교를 위하여 Hummer 법을 사용하여 화학용액 상에서 그래파이트를 산화시키고 이를 박리하여 산화그래핀 박막을 제조하였다.For comparison, graphite was oxidized in a chemical solution using the Hummer method and peeled off to prepare a graphene oxide thin film.

실시예 2 : 탄화수소 박막의 특성 평가Example 2: Characteristic evaluation of hydrocarbon thin film

1) 투과전자현미경 이미지 및 라만 스텍트럼 분석1) Transmission electron microscope image and Raman spectrum analysis

상기 실시예 1에서 증착온도에 따라 성장된 탄화수소 박막을 일탈 교정 투과전자 현미경(Aberration-corrected TEM; Titan G2 Cube 60-300kV, FEI)으로 확인하고, 그 결과를 도 1에 도시하였다. The hydrocarbon thin film grown according to the deposition temperature in Example 1 was confirmed with an aberration-corrected transmission electron microscope (Aberration-corrected TEM; Titan G2 Cube 60-300 kV, FEI), and the results are shown in FIG. 1 .

도 1의 b는 950℃에서 증착된 탄화수소 박막의 TEM 이미지로 탄소원자가 고도로 정렬된 육방정계(hexagonal) 배열을 갖는 것을 보여준다. 내부 도면은 FFT(fast Fourier transformed) digital diffractogram을 나타낸 것으로 고품질 그래핀의 전형적인 특성인 육방정계의 패턴을 나타낸다. 도 2의 라만 스펙트럼에서도 I2D/IG가 약 3정도로 높은 값을 나타내고, 2D 피크의 최대반값폭이 32 ㎝-1로 작아 비교예 1에서는 고품질의 그래핀 박막이 형성되었음을 확인할 수 있었다. FIG. 1 b is a TEM image of a hydrocarbon thin film deposited at 950° C., showing that carbon atoms have a highly ordered hexagonal arrangement. The inner figure shows a fast Fourier transformed (FFT) digital diffractogram and shows a hexagonal pattern, which is a typical characteristic of high-quality graphene. In the Raman spectrum of FIG. 2, I 2D /I G showed a high value of about 3, and the maximum half width of the 2D peak was small as 32 cm -1 , and it was confirmed that a high-quality graphene thin film was formed in Comparative Example 1.

증착 온도가 700℃인 박막은 비정질 매트릭스내에 부분적으로 육방정계 격자의 나노결정이 존재하는 나노그라파이트 모폴로지를 나타내었다(도 1의 c). FFT는 어두운 점(원으로 표시)을 갖는 확산된 고리형태를 보여준다. 점들간의 간격은 0.246 nm로 탄소동소체 헥사고나이트(carbon allotrope hexagonite)에 해당한다. The thin film with a deposition temperature of 700° C. exhibited a nanographite morphology in which hexagonal lattice nanocrystals were partially present in an amorphous matrix ( FIG. 1 c ). The FFT shows a diffuse ring shape with dark spots (indicated by circles). The spacing between dots is 0.246 nm, which corresponds to carbon allotrope hexagonite.

증착온도가 400℃ 또는 50 ℃로 더욱 낮아지면, 박막은 나노결정성을 상실하고 비정질 구조를 나타내며, halo FFT 패턴을 보여주었다(도 1의 d, e). When the deposition temperature was further lowered to 400 °C or 50 °C, the thin film lost nanocrystallinity, exhibited an amorphous structure, and showed a halo FFT pattern (Fig. 1 d, e).

증착온도가 700℃ 이하인 탄화수소 박막은 도 2에 도시된 라만 스펙트럼에서 모두 2000 cm-1 이상의 영역에서 유의미한 피크를 나타내지 않았다. The hydrocarbon thin film having a deposition temperature of 700° C. or less did not show any significant peak in the region of 2000 cm −1 or more in the Raman spectrum shown in FIG. 2 .

2) EELS 스펙트럼 분석2) EELS spectrum analysis

전자 에너지 손실 분광(EELS; electron energy-loss spectroscopy) 장치(Gatan Quantum 965 dual)를 이용하여, 상기 실시예 1에서 제조된 박막 각각에 대한 EELS 스펙트럼을 측정하였다. 비교를 위하여 Hummer 법을 사용하여 화학용액 상에서 그래파이트를 산화시키고 이를 박리하여 제조한 산화그래핀 박막에 대해서도 EELS 스펙트럼을 측정하였다. 도 3의 a와 b는 각각 저손실(low-loss) 영역 및 탄소 K-edge 영역의 EELS 스펙트럼으로, 증착온도에 따른 탄화수소 박막의 결합 양상을 확인할 수 있다. Using an electron energy-loss spectroscopy (EELS) device (Gatan Quantum 965 dual), the EELS spectrum of each of the thin films prepared in Example 1 was measured. For comparison, the EELS spectrum was also measured for the graphene oxide thin film prepared by oxidizing graphite in a chemical solution using the Hummer method and exfoliating it. 3A and 3B are EELS spectra of a low-loss region and a carbon K-edge region, respectively, and the bonding pattern of the hydrocarbon thin film according to the deposition temperature can be confirmed.

도 3의 a에서 그래핀 박막은 두 개의 특징적인 피크를 보여주었는데, 5 eV의 강한 피크는 탄소의 sp2 결합에 의한 π→π* 전이와 관련된 π 플라즈몬 피크이며, 15.5 eV 부근의 브로드한 피크는 (π+σ) 플라즈몬 피크이다. (π+σ) 플라즈몬 피크의 위치는 원자가 전자의 밀도, 즉 탄소 박막의 질량 밀도에 비례한다. 950℃에서 성장된 그래핀 박막에 비해 증착온도가 700℃로 낮아진 박막에서 π 플라즈몬 피크의 세기는 현저히 감소하여, 비정질 매트릭스 내에 sp2 결합을 갖는 나노결정성 헥사고나이트가 존재함을 보여주는 TEM 이미지의 결과와 일치하였다. 증착온도가 더욱 낮아져 400℃와 50℃에서 각각 성장된 박막에서는 (π+σ) 플라즈몬 피크만이 관측되었다. 700℃ 이하의 온도에서 증착된 박막에서 (π+σ) 플라즈몬 피크의 에너지는 각각 25.0 eV, 24.5 eV 및 25.8 eV로 sp3 결합이 다량 함유된 탄소 박막보다는 약 5 eV 정도가 낮아, sp3 결합의 비율이 아주 적을 것임을 시사하였다. 700℃에서 제조된 박막에서 에너지가 상대적으로 큰 값을 나타내는 것은 밀도가 높은 결정 상태가 함유되었기 때문으로 사료된다. 3a, the graphene thin film showed two characteristic peaks, the strong peak of 5 eV is a π plasmon peak related to π→π* transition by sp 2 bond of carbon, and a broad peak near 15.5 eV is a (π+σ) plasmon peak. The position of the (π+σ) plasmon peak is proportional to the density of valence electrons, that is, the mass density of the carbon thin film. Compared to the graphene thin film grown at 950 ° C, the intensity of the π plasmon peak in the thin film with the deposition temperature lowered to 700 ° C was significantly reduced, and a TEM image showing the presence of nanocrystalline hexagonite having sp 2 bonds in the amorphous matrix. was consistent with the results of As the deposition temperature was further lowered, only (π+σ) plasmon peaks were observed in the thin films grown at 400°C and 50°C, respectively. In the deposited thin film at a temperature not higher than 700 ℃ (π + σ) energy of the plasmon peak is low, about 5 eV degree than 25.0 eV, 24.5 eV, and a 25.8 eV sp 3 bonded carbon thin film is a large amount, respectively, sp 3 bond suggests that the proportion of The reason that the energy exhibited a relatively large value in the thin film prepared at 700°C is thought to be because a dense crystalline state was contained.

박막 내에 π 결합의 존재는 도 3의 b에 도시된 탄소 K-edge 영역의 EELS 스펙트럼에서도 확인할 수 있다. 50℃ 및 400℃에서 제조된 박막은 281 eV에서 처음 피크가 관측되며, 이는 1s 상태에서 페르미 레벨 위의 π* 상태로의 전이(1s→π*)에 해당한다. 해당 영역에서 강하게 피크가 관측되는 것으로부터 비정질 박막 내에 상당한 양의 sp2 결합이 존재함을 확인할 수 있다. 두 번째 피크는 290~305 eV 영역에서 매우 브로드하게 관측되었는데, 이는 1s→σ* 전이에 해당한다. 증착 온도를 700℃로 높이면, ~289.5 eV에 첫 번째 피크가 관측되어 나노결정화에 의해 에너지 밴드가 좁아진 것을 알 수 있었다. 이 피크는 950℃에서 제조된 그래핀에서 더욱 확실히 관측되었다. EELS 스펙트럼에 의하면, 50℃와 400℃에서 제조된 박막은 종래 J. Fink 등(Physical Review B, 30, 4713-4718 (1984))이 보고한 비정질 탄화수소와 매우 유사하였다. 반면 산화그래핀의 EELS 스펙트럼은 탄화수소와는 매우 다른 양상을 나타내었다.The presence of π bonds in the thin film can also be confirmed in the EELS spectrum of the carbon K-edge region shown in FIG. 3b . The thin films prepared at 50°C and 400°C have the first peak observed at 281 eV, which corresponds to the transition (1s→π*) from the 1s state to the π* state above the Fermi level. From the strong peak observed in the corresponding region, it can be confirmed that a significant amount of sp 2 bonds exists in the amorphous thin film. The second peak was observed very broadly in the 290-305 eV region, which corresponds to the 1s→σ* transition. When the deposition temperature was increased to 700 °C, the first peak was observed at ~289.5 eV, indicating that the energy band was narrowed by nanocrystallization. This peak was observed more clearly in graphene prepared at 950 °C. According to the EELS spectrum, the thin films prepared at 50°C and 400°C were very similar to the amorphous hydrocarbons reported by J. Fink et al. (Physical Review B, 30, 4713-4718 (1984)). On the other hand, the EELS spectrum of graphene oxide showed a very different aspect from that of hydrocarbons.

3) XPS 및 EXAFS 스펙트럼 분석3) XPS and EXAFS spectrum analysis

400℃에서 제조된 탄화수소 박막 중 화학결합 특성을 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)와 EXAFS(extended X-ray absorption fine structure)로 확인하였다. 도 4의 a는 400℃서 제조된 박막 및 이를 1 keV 세기의 아르곤 플라즈마로 5~20초간 에칭한 박막에 대해 MultiLab 2000(Thermo Fisher Scientific) 장비를 사용하여 측정한 XPS 스펙트럼이다. 도 4의 a에서 확인할 수 있듯이, 탄화수소 박막의 XPS 스펙트럼에서는 지방족 탄화수소 CxHy에 해당하는 285.3 eV이 관측되며, Ar+ 플라즈마를 사용하여 에칭하여도 해당 피크의 위치가 변하지 않아 탄화수소 박막의 조성이 균일함을 확인할 수 있었다. 별도로 도시하지는 않았지만, 그래핀 박막의 XPS 스펙트럼에서는 표면의 에칭에 따라 피크의 위치가 285.0 eV에서 284.4 eV로 이동하였다. 공기 중에 노출된 그래핀 표면은 다양한 종류의 탄화수소가 흡착될 수 있어 그 결과 285.0 eV의 높은 결합 에너지를 보여준다. 에칭에 따라 표면의 탄화수소가 제거되면 그래핀 그 자체의 결합에너지인 284.4 eV를 보여준다. The chemical bonding properties of the hydrocarbon thin film prepared at 400° C. were confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS). 4A is an XPS spectrum measured using MultiLab 2000 (Thermo Fisher Scientific) equipment for a thin film prepared at 400° C. and a thin film etched for 5 to 20 seconds with argon plasma of 1 keV intensity. As can be seen in FIG. 4 a, 285.3 eV corresponding to the aliphatic hydrocarbon C x H y is observed in the XPS spectrum of the hydrocarbon thin film, and the position of the corresponding peak does not change even after etching using Ar + plasma, so the composition of the hydrocarbon thin film This uniformity was confirmed. Although not shown separately, in the XPS spectrum of the graphene thin film, the position of the peak shifted from 285.0 eV to 284.4 eV according to the etching of the surface. The graphene surface exposed to air can adsorb various types of hydrocarbons, resulting in a high binding energy of 285.0 eV. When the hydrocarbons on the surface are removed by etching, the binding energy of graphene itself is 284.4 eV.

도 4의 b는 1s 코어 레벨의 EXAFS 스펙트럼이며, c는 페르미 레벨 근처에서의 EXAFS 스펙트럼이다. 도 4의 b에서 285.1 eV의 강한 피크는 XPS 스펙트럼의 285.3 eV 피크에 대응된다. 탄화수소 박막 중에 수소가 상당량 함유되어 있는 것을 확인하기 위하여 박막을 제조 후 in-situ로 700℃에서 열처리하였다. 열처리 후 피크의 위치는 284.7 eV로 적색편이하여 지방족 탄화수소 CxHy로부터 수소가 탈착되었음을 나타내었다. 그 결과 탈착된 시료는 확장 상태의 밀도가 높아져 도 4의 c에서 확인할 수 있듯이 페르미 레벨 근처 영역에서의 강도가 증가하는 것을 나타내었다.4B is an EXAFS spectrum at the 1s core level, and c is an EXAFS spectrum near the Fermi level. The strong peak of 285.1 eV in FIG. 4b corresponds to the 285.3 eV peak of the XPS spectrum. In order to confirm that a significant amount of hydrogen is contained in the hydrocarbon thin film, the thin film was prepared and then heat-treated in-situ at 700°C. After the heat treatment, the position of the peak was redshifted to 284.7 eV, indicating that hydrogen was desorbed from the aliphatic hydrocarbon C x H y . As a result, the desorbed sample increased the density of the expanded state, and as can be seen in FIG. 4c , the strength in the region near the Fermi level was increased.

4) 이차이온 질량 분석4) Secondary ion mass spectrometry

상기 실시예 1의 방법에 따라 200℃ 내지 400℃의 증착온도에서 성장된 탄화수소 박막에 대하여, 이차이온 질량분석(SIMS: secondary-ion mass spectrometry) 장비(TOF.SIMS M6, IONTOF GmbH)를 이용하여 상온 고진공 하에서 에칭하면서 에칭 시간 0초 내지 8초의 스펙트럼을 얻고, 그 결과를 도 5에 도시하였다. For the hydrocarbon thin film grown at a deposition temperature of 200°C to 400°C according to the method of Example 1, secondary-ion mass spectrometry (SIMS) equipment (TOF.SIMS M6, IONTOF GmbH) was used. Spectra of 0 to 8 seconds of etching time were obtained while etching under room temperature and high vacuum, and the results are shown in FIG. 5 .

도 5에서 탄화수소 박막 내 수소 대 탄소의 상대 강도 비(H/C)가 2~30에 해당함을 확인할 수 있었다. 박막의 SIMS 스펙트럼에서 H/C 강도는 박막의 증착온도에 영향을 받았는데, 200℃에서 증착온도가 증가하면 H/C 강도가 증가하여 약 250~300℃에서 가장 높은 값을 나타내었으며, 온도가 더욱 증가하면 다시 낮아지는 경향을 보여주었다. 이는 박막 내 함유되는 수소의 농도가 증착온도에 의해 결정되는 것을 시사한다. In FIG. 5 , it was confirmed that the relative intensity ratio (H/C) of hydrogen to carbon in the hydrocarbon thin film was 2 to 30. In the SIMS spectrum of the thin film, the H/C intensity was affected by the deposition temperature of the thin film. When the deposition temperature was increased at 200 °C, the H/C intensity increased, showing the highest value at about 250 to 300 °C, and the temperature was further increased. As it increased, it showed a tendency to decrease again. This suggests that the concentration of hydrogen contained in the thin film is determined by the deposition temperature.

에칭 시간에 따른 박막의 H/C 강도는 큰 차이를 나타내지 않아, XPS 결과와 마찬가지로 탄화수소 박막의 조성이 균일함을 확인할 수 있었다.The H/C strength of the thin film according to the etching time did not show a significant difference, and it could be confirmed that the composition of the hydrocarbon thin film was uniform like the XPS result.

5) 분광 분석5) spectroscopic analysis

그래핀 박막과 400℃에서 성장된 탄화수소 박막의 분광 분석을 통하여 C-H 결합을 확인하였다. 도 6은 실시예 1의 400℃ 증착온도에서 성장시킨 박막의 FRIR 스펙트럼을 보여주는 것으로, 그래핀에서는 관측되지 않던 2500~3000 cm-1 영역의 C-H 스트레칭에 해당하는 피크와 500~1200 cm-1 영역의 C-H 밴딩에 해당하는 피크가 관측되어 C-H 결합이 형성되었음을 다시 한번 확인할 수 있다. CH bonding was confirmed through the spectroscopic analysis of the graphene thin film and the hydrocarbon thin film grown at 400 °C. 6 shows the FRIR spectrum of the thin film grown at the deposition temperature of 400° C. of Example 1, and the peak corresponding to the CH stretching of the region of 2500-3000 cm -1 that was not observed in graphene and the region of 500-1200 cm -1 A peak corresponding to the CH banding of is observed, confirming once again that the CH bond is formed.

실시예 3 : 비정질 탄화수소 박막을 이용한 전계효과 트랜지스터의 패시베이션Example 3: Passivation of field effect transistor using amorphous hydrocarbon thin film

도 7의 a에 도시된 구조를 갖는 전계효과 트랜지스터(비교예)와 채널층이 비정질 탄화수소 박막으로 패시베이션된 도 7의 b(제조예 1) 또는 c(제조예 2~제조예 5)에 도시된 구조를 갖는 전계효과 트랜지스터를 제조한 후, 채널층의 전하이동도를 평가하여 패시베이션층이 채널층의 전하이동도에 미치는 영향을 평가하였다. 비정질 탄화수소 박막은 촉매 금속 상에서 성장시킨 후 전사하거나(제조예 1), 채널층 상에 직접 성장시켜(제조예 2) 전계효과 트랜지스터를 제조하였다. 보다 구체적인 제작 과정은 다음과 같다.A field effect transistor (comparative example) having the structure shown in FIG. 7 a and a channel layer shown in b (preparation example 1) or c (preparation examples 2 to 5) of FIG. 7 in which the channel layer is passivated with an amorphous hydrocarbon thin film After the field effect transistor having the structure was manufactured, the charge mobility of the channel layer was evaluated to evaluate the effect of the passivation layer on the charge mobility of the channel layer. The amorphous hydrocarbon thin film was grown on the catalyst metal and then transferred (Preparation Example 1) or directly grown on the channel layer (Preparation Example 2) to prepare a field effect transistor. A more specific manufacturing process is as follows.

비교예 1 : 그래핀 전계효과 트랜지스터Comparative Example 1: Graphene Field Effect Transistor

구리 기판 위에서 CVD 법으로 성장한 그래핀을 Si/SiO2 웨이퍼 상에 전사하였다. 자외선 사진공정을 통하여 길이 50 ㎛, 폭 10 ㎛의 패턴을 형성하고, 600 mTorr에서 150 W Ar 플라즈마로 15분간 식각하였다. 식각 후 아세톤을 이용하여 포토레지스트를 제거하였다.Graphene grown by CVD on a copper substrate was transferred onto a Si/SiO 2 wafer. A pattern with a length of 50 μm and a width of 10 μm was formed through an ultraviolet photolithography process, and was etched for 15 minutes with 150 W Ar plasma at 600 mTorr. After etching, the photoresist was removed using acetone.

사진 식각 공정 후 스퍼터를 이용하여 금속(Au) 박막을 증착하고 Lift-off 공정을 통해 소스 전극과 드레인 전극을 형성하여 그래핀 전계효과 트랜지스터를 제작하였다.After the photolithography process, a metal (Au) thin film was deposited using sputtering, and a source electrode and a drain electrode were formed through a lift-off process to fabricate a graphene field effect transistor.

비교예 2 ~ 4Comparative Examples 2 to 4

비교예 1의 전계효과 트랜지스터를 각각 100, 150, 200℃ 진공 하에서 20분간 열처리하여 비교예 2~4의 전계효과 트랜지스터로 사용하였다. The field effect transistors of Comparative Example 1 were heat-treated under vacuum at 100, 150, and 200° C. for 20 minutes, respectively, and used as the field effect transistors of Comparative Examples 2 to 4.

제조예 1 : 비정질 탄화수소 패시베이션층이 전사된 전계효과 트랜지스터Preparation Example 1: Field effect transistor to which an amorphous hydrocarbon passivation layer is transferred

실시예 1의 방법에 의해 Si/SiO2/Ag 기판 상에 400℃의 증착온도에서 성장된 비정질 탄화수소 박막을 비교예 1의 채널층 상에 전사하여 비정질 탄화수소 패시베이션층이 형성된 전계효과 트랜지스터를 제작하였다. By the method of Example 1, an amorphous hydrocarbon thin film grown at a deposition temperature of 400° C. on a Si/SiO 2 /Ag substrate was transferred onto the channel layer of Comparative Example 1 to prepare a field effect transistor having an amorphous hydrocarbon passivation layer. .

제조예 2 : 비정질 탄화수소 패시베이션층이 전사된 전계효과 트랜지스터Preparation Example 2: Field Effect Transistor to which an amorphous hydrocarbon passivation layer was transferred

구리 기판 위에서 CVD 법으로 성장한 그래핀 상에 in-situ로 상온에서 비정질 탄화수소 박막을 30분간 성장시켰다. 증착 시 압력은 1 Torr, 플라즈마 파워는 600 W 였다. 성장된 비정질 탄화수소 박막의 두께는 2~3 nm 였다.An amorphous hydrocarbon thin film was grown in-situ at room temperature on graphene grown by CVD on a copper substrate for 30 minutes. The deposition pressure was 1 Torr, and the plasma power was 600 W. The thickness of the grown amorphous hydrocarbon thin film was 2-3 nm.

소스 전극과 드레인 전극이 형성된 Si/SiO2 웨이퍼 상에 위에서 제작된 그래핀/비정질 탄화수소 다층 박막을 전사하였다. 자외선 사진공정을 통하여 비교예 1과 동일하게 길이 50 ㎛, 폭 10 ㎛의 패턴을 형성하고, 600 mTorr에서 150 W Ar 플라즈마로 15분간 식각한 후 아세톤을 이용하여 포토레지스트를 제거하였다.The graphene/amorphous hydrocarbon multilayer thin film prepared above was transferred on the Si/SiO 2 wafer on which the source electrode and the drain electrode were formed. A pattern having a length of 50 μm and a width of 10 μm was formed in the same manner as in Comparative Example 1 through an ultraviolet photolithography process, and after etching with 150 W Ar plasma at 600 mTorr for 15 minutes, the photoresist was removed using acetone.

제조예 3 : 비정질 탄화수소 패시베이션층이 직접 성장된 전계효과 트랜지스터Preparation Example 3: Field effect transistor in which an amorphous hydrocarbon passivation layer is directly grown

비정질 탄화수소 박막의 증착온도를 100℃로 설정한 것을 제외하고는, 제조예 2와 동일한 방법에 의해 비정질 탄화수소 패시베이션층이 형성된 전계효과 트랜지스터를 제작하였다. A field effect transistor having an amorphous hydrocarbon passivation layer was fabricated in the same manner as in Preparation Example 2, except that the deposition temperature of the amorphous hydrocarbon thin film was set to 100°C.

제조예 4 : 비정질 탄화수소 패시베이션층이 직접 성장된 전계효과 트랜지스터Preparation Example 4: Field effect transistor in which an amorphous hydrocarbon passivation layer was directly grown

비정질 탄화수소 박막의 증착온도를 300℃로 설정한 것을 제외하고는, 제조예 2와 동일한 방법에 의해 비정질 탄화수소 패시베이션층이 형성된 전계효과 트랜지스터를 제작하였다. of the amorphous hydrocarbon thin film A field effect transistor having an amorphous hydrocarbon passivation layer was manufactured in the same manner as in Preparation Example 2, except that the deposition temperature was set to 300°C.

제조예 5 : 비정질 탄화수소 패시베이션층이 직접 성장된 전계효과 트랜지스터Preparation Example 5: Field effect transistor in which an amorphous hydrocarbon passivation layer is directly grown

비정질 탄화수소 박막의 증착온도를 500℃로 설정한 것을 제외하고는, 제조예 2와 동일한 방법에 의해 비정질 탄화수소 패시베이션층이 형성된 전계효과 트랜지스터를 제작하였다. A field effect transistor having an amorphous hydrocarbon passivation layer was manufactured in the same manner as in Preparation Example 2, except that the deposition temperature of the amorphous hydrocarbon thin film was set to 500°C.

도 8은 드레인 전압(VDS)이 각각 0.5 V, 10 V일 때, 비교예 1 내지 4에서 제작한 그래핀 전계효과 트랜지스터의 게이트 전압-드레인 전류 특성의 측정 결과를 보여주는 그래프이다. 열처리 온도가 높아질수록 디락 전압이 감소함을 보여주며, 기울기가 증가하는 것으로부터 그래핀 채널층의 전하이동도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 도 8의 그래프로부터 VDS = 0.5 V일 때의 전하이동도를 계산하여 표 1에 기재하였다. 8 is a graph showing the measurement results of the gate voltage-drain current characteristics of the graphene field effect transistors prepared in Comparative Examples 1 to 4 when the drain voltage (V DS ) is 0.5 V and 10 V, respectively. It shows that the Dirac voltage decreases as the heat treatment temperature increases, and it can be seen that the charge mobility of the graphene channel layer increases from the increase of the slope. From the graph of FIG. 8 , the charge mobility when V DS = 0.5 V was calculated and described in Table 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

도 9는 제조예 1의 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다. 도 9의 a) 드레인 전압-드레인 전류 그래프로부터 드레인 전압이 -2~+2 V, 게이트 전압이 -40~40 V 영역에서 모두 전계효과 트랜지스터는 비포화 영역(Ohmic region)에 해당하는 것을 보여준다. 도 9의 b)는 드레인 전압에 따른 게이트 전압-드레인 전류 그래프를 나타내는 것이고, 도 9의 c)는 그로부터 계산한 전하이동도를 드레인 전압에 따라 도시한 그래프이다. 9 is a graph showing electrical characteristics of the field effect transistor of Preparation Example 1. Referring to FIG. 9 a) From the drain voltage-drain current graph, it is shown that the field effect transistor corresponds to the ohmic region in both the drain voltage of -2 to +2 V and the gate voltage of -40 to 40 V. Fig. 9b) shows a gate voltage-drain current graph according to the drain voltage, and Fig. 9c) is a graph showing the charge mobility calculated therefrom according to the drain voltage.

VDS = 0.5 V일때의 제조예 1의 채널층의 전하이동도는 21,913 cm2/Vs였다. 이는 비정질 탄화수소로 패시베이션 하기 전인 비교예 1에 비해 무려 332배 이상 이동도가 증가한 것으로, 그래핀 층이 열처리된 비교예 2∼4에 비해서도 전하이동도가 현저하게 향상된 것을 확인할 수 있다. 더욱이 VDS = 0.1 V일때의 제조예 1의 채널층의 전하이동도는 103,304 cm2/Vs로, 지금까지 보고된 그래핀 전계효과 트랜지스터의 전하이동도를 크게 뛰어넘는 특성을 보였다. When V DS = 0.5 V, the charge mobility of the channel layer of Preparation Example 1 was 21,913 cm 2 /Vs. This is a whopping 332 times higher mobility compared to Comparative Example 1 before passivation with an amorphous hydrocarbon, and it can be confirmed that the charge mobility is remarkably improved compared to Comparative Examples 2 to 4 in which the graphene layer was heat treated. Moreover, when V DS = 0.1 V, the charge mobility of the channel layer of Preparation Example 1 was 103,304 cm 2 /Vs, which greatly exceeded the charge mobility of the graphene field effect transistor reported so far.

도 10은 제조예 2~5의 전계효과 트랜지스터의 게이트 전압-드레인 전류 특성의 측정 결과를 보여주는 그래프이다. 상기 그래프로부터 계산된 VDS = 0.5 V일 때의 전하이동도 값을 표 2에 기재하였다.10 is a graph showing the measurement results of the gate voltage-drain current characteristics of the field effect transistors of Preparation Examples 2 to 5; Table 2 shows the charge mobility values when V DS = 0.5 V calculated from the graph.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 2에서 비정질 탄화수소로 채널층이 패시베이션됨에 따라 전계효과 트랜지스터의 전하이동도가 상승한 것을 확인할 수 있다. 특히 제조예 3의 경우 전하이동도의 상승 효과가 가장 현저하였다. 제조예 2의 전하이동도가 제조예 1보다 낮은 것은 전계효과 트랜지스터의 제조공정의 차이가 반영된 것으로 보인다.In Table 2, it can be seen that the charge mobility of the field effect transistor increased as the channel layer was passivated with an amorphous hydrocarbon. In particular, in the case of Preparation Example 3, the synergistic effect of charge mobility was most remarkable. The fact that the charge mobility of Preparation Example 2 is lower than that of Preparation Example 1 seems to reflect the difference in the manufacturing process of the field effect transistor.

이와 같이 비정질 탄화수소 박막에 의해 채널층이 패시베이션된 전계효과 트랜지스터에서 채널층으로 사용된 그래핀의 이동도는 패시베이션층을 갖지 않는 전계효과 트랜지스터에서보다 현저하게 향상되었다. 이 이동도는 현재 SiO2 위에 전사된 그래핀의 전하이동도의 기록인 40,000 cm2/Vs을 크게 넘어서는 결과이다.As such, in the field effect transistor in which the channel layer was passivated by the amorphous hydrocarbon thin film, the mobility of graphene used as the channel layer was significantly improved compared to that in the field effect transistor without the passivation layer. This mobility is a result of greatly exceeding 40,000 cm 2 /Vs, which is the current record of the charge mobility of graphene transferred on SiO 2 .

Claims (11)

전하 채널층의 표면 중 일부 또는 전체를 비정질 탄화수소 박막으로 패시베이션 하는 것을 특징으로 하는 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법.
A method for improving charge mobility of a charge channel layer, characterized in that a part or all of the surface of the charge channel layer is passivated with an amorphous hydrocarbon thin film.
제 1 항에 있어서,
상기 비정질 탄화수소 박막이 채널층의 표면에 직접 성장되거나 또는 비정질 탄화수소 박막을 채널층의 표면에 전사되는 것에 의해 패시베이션되는 것을 특징으로 하는 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법.
The method of claim 1,
The method for improving charge mobility of the charge channel layer, characterized in that the amorphous hydrocarbon thin film is directly grown on the surface of the channel layer or passivated by transferring the amorphous hydrocarbon thin film to the surface of the channel layer.
제 2 항에 있어서,
상기 비정질 탄화수소 박막의 두께는 단일 원자층 두께 ~ 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법.
3. The method of claim 2,
The thickness of the amorphous hydrocarbon thin film is a single atomic layer thickness ~ 1 ㎛ charge channel layer charge mobility improvement method, characterized in that.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전하 채널층은 박막 트랜지스터의 전하 채널층인 것을 특징으로 하는 채널층의 전하이동도 향상 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The charge channel layer is a method for improving charge mobility of the channel layer, characterized in that the charge channel layer of the thin film transistor.
제 4 항에 있어서,
상기 채널층은 실리콘, 금속산화물 반도체, 유기 반도체 또는 그래핀으로부터 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법.
5. The method of claim 4,
The channel layer is a method for improving charge mobility of the charge channel layer, characterized in that at least one selected from the group consisting of silicon, metal oxide semiconductor, organic semiconductor, and graphene.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는 전계유도 박막트랜지스터로,
상기 비정질 탄화수소 박막으로 이루어진 패시베이션층이 게이트 유전막으로 작용하는 것을 특징으로 하는 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법.
6. The method according to claim 4 or 5,
The thin film transistor is a field induction thin film transistor,
A method for improving charge mobility of a charge channel layer, characterized in that the passivation layer made of the amorphous hydrocarbon thin film acts as a gate dielectric layer.
제 6 항에 있어서,
상기 비정질 탄화수소 박막의 유전상수가 10 이상인 것을 특징으로 하는 전하 채널층의 전하이동도 향상 방법.
7. The method of claim 6,
A method for improving charge mobility of the charge channel layer, characterized in that the dielectric constant of the amorphous hydrocarbon thin film is 10 or more.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전하 채널층은 전극인 것을 특징으로 하는 채널층의 전하이동도 향상 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The method for improving charge mobility of the channel layer, characterized in that the charge channel layer is an electrode.
제 8 항에 있어서,
상기 전극은 반도체 전극, 금속 전극, 투명 전극 또는 유연 전극인 것을 특징으로 하는 채널층의 전하이동도 향상 방법.
9. The method of claim 8,
The electrode is a semiconductor electrode, a metal electrode, a method for improving the charge mobility of the channel layer, characterized in that a transparent electrode or a flexible electrode.
전하 채널층의 표면 중 일부 또는 전체가 비정질 탄화수소 박막에 의해 패시베이션 되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
A thin film transistor, characterized in that part or all of the surface of the charge channel layer is passivated by an amorphous hydrocarbon thin film.
전하 채널층의 표면 중 일부 또는 전체가 비정질 탄화수소 박막에 의해 패시베이션 되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.An electrode, characterized in that part or all of the surface of the charge channel layer is passivated by an amorphous hydrocarbon thin film.
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