KR940020807A - 2단자 비선형 소자(a two-terminal nonlinear device) - Google Patents

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Abstract

본 발명의 의한 2단자비선형소자는 기판상에 형성되어 있고 질소로 도프된 Ta박막의 하부전극과, 상기 하부전극의 표면을 양극산화하여 형성된 양극산화막 및, 상기 양극산화막상에 형성된 금속박막의 상부 전극을 구비하여, 상기 Ta박막은 제1부분과 제2부분이 교호적으로 형성된 구조를 포함하고, 상기 제1부분은 상기 제2부분에 함유된 질소의 양과 상이한 량의 질소를 함유한다.

Description

2단자 비선형 소자(A TWO-TERMINAL NONLINEAR DEVICE)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제 1 도는 본 발명의 제1예에 따른 MIM(metal-insulator-metal)형 2단자소자가 스위칭 소자로서 형성된 액티브 매트 릭스 기판(active matrix substrate)을 나타낸 평면도,
제 2 도는 제 1 도의 A-A′선을 따라 절단된 단면도,
제 3 도는 본 발명의 제1예에 따라 Ta박막(Ar+N2가스에 대한 N2의 유량속도비(flow rate ratio): 4.3%) (Ta박막의 두께방향으로 Ta박막에서의 질소의 분포)으로 부터의14N+2차 이온 방출의 프러파일(profile)을 나타낸 도면,
제 5 도는 본 발명의 제1예에 따른 MIM소자의 비선형성과 N2가스의 유량속도비 사이의 관계를 나타낸 도면,
제 6 도는 본 발명의 제1예에 따라 Ta박막(N2의 유량속도비 : 4.3%)의 X-선 회절 파워의 프러파일을 나타낸 도면,
제 7 도는 본 발명의 제1예에 따라 Ta박막(N2가스의 유량속도비 : 8.3%)의 X-선 회절 파워의 프러파일을 나타낸 도면,
제 10 도는 본 발명의 제2예에 따른 2단자 비선형 소자가 형성되는 액티브 매트릭스 기판의 투시도,
제 11 도는 제 10 도의 액티브 매트릭스 기판을 포함하는 액정표시장치의 횡단면도,
제 12 도는 본 발명의 제2예에 따른 MIM소자의 전류-전압 특성을 나타낸 도면,
제 28 도는 본 발명의 제4예에 따른 2단자 비선형 소자를 포함하는 액정표시장치의 액티브 매트릭스 기판의 평면도.

Claims (28)

  1. 기판상에 형성되어 있고 질소로 도프된 Ta 박막의 하부 전극과, 상기 하부전극의 표면을 양극산화하여 형성된 양극산화막 및, 상기 양극산화막상에 형성된 금속박막의 상부전극을 구비하여, 상기 Ta 박막은 제1부분과 제2부분이 교호적으로 형성된 구조를 포함하고, 상기 제1부분은 상기 제2부분에 함유된 질소의 양과 상이한 량의 질소를 함유하는 2단자 비선형 소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1부분과 제2부분은 상기 Ta 박막의 두께방향으로 교호적으로 형성되어 있는 2단자비선형 소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1부분에 있어서의181Ta+에 대한14N+의 이온파워비의 피크값과, 상기 제2부분에 있어서의181Ta+에 대한14N+의 이온파워비의 피크값과의 비는 실질적으로 1:1.54에서 1:1.71의 범위내인 2단자비선형 소자.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 Ta박막의 (110)의 x선 파워대(200)의 x선 파워의 비는 실질적으로 1:0.248인 2단자비선형 소자.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 Ta박막은 두 개 이상의 99.99% 순도를 갖는 Ta타겟을 사용하여 아르곤 가스와 질소 가스의 혼합가스중에 리액티브 방식의 스퍼터링법에 의해 형성되고, 상기 혼합가스의 유량에 대한 상기 질소가스의 유량의 비는 실제적으로 3%내지 7%이며, 상기 두 개 이상의 Ta 타겟은 상기 기판이 반송되는 방향에 직렬로 배열되는 2단자비선형 소자.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 Ta박막의 비저항은 실제적으로 90 μΩ㎝ 내지 165 μΩ㎝의 범위내인 2단자비선형 소자.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 Ta박막의 비저항은 실제적으로 105 μΩ㎝ 내지 150 μΩ㎝의 범위내인 2단자비선형 소자.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 Ta박막은 두 개 이상의 소결된 TaN 타겟을 사용하여 아르곤 가스와 질소 가스의 혼합가스중에 스퍼터링법에 의해 형성되고, 상기 혼합가스의 유량에 대한 상기 질소가스의 유량의 비는 실제적으로 4% 이하이며, 상기 두 개 이상의 소결된 Ta 타겟은 상기 기판이 반송되는 방향에 직렬로 배열되는 2단자비선형 소자.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 두 개 이상의 소결된 TaN 타겟 각각은 5㏖%이하의 양으로 질소를 함유하는 2단자비선형 소자.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 Ta박막은 상기 소결된 TaN 타겟의 단위면적당 4W/㎤의 스퍼터링 파워로 형성된 2단자비선형 소자.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 Ta박막의 비저항은 실제적으로 80 μΩ㎝ 내지 165 μΩ㎝의 범위내인 2단자비선형 소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 Ta박막의 비저항은 실제적으로 95 μΩ㎝ 내지 150 μΩ㎝의 범위내인 2단자비선형 소자.
  13. 기판상에 형성되고, 질소로 도프된 Ta 박막의 하부 전극과, 상기 하부전극의 표면을 양극산화하여 형성된 양극산화막 및, 상기 양극산화막상에 형성된 금속박막의 상부전극을 구비하여, 상기 질소로 도프된 Ta 박막은 4㏖% 내지 7㏖%량의 질소를 함유한 소결된 TaN 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성되는 2단자 비선형 소자.
  14. 제13항에 있어서, 상기 질소로 도프된 Ta박막은 소정의 스퍼터링 파워에서 DC 스퍼터링법에 의해 상기 하부전극과 상기 상부전극사이에서 흐르는 풀-프렌켈 전류로 표현되는 비저항 계수 1nA가 실제로 -32 내지 -28의 범위로 되도록 형성되는 2단자비선형 소자.
  15. 제14항에 있어서, 상기 질소로 도프된 Ta박막은 스퍼터링 파워를 2.2㎾ 내지 3.2㎾의 범위로, 상기 기판의 가열온도를 100℃로, 상기 기판의 가열시간을 180초로, 상기 기판의 반송속도를 100㎜/min으로, 상기 기판과 상기 소결된 TaN타겟사이의 거리를 77㎜로, 스퍼터링 가스압을 0.40pa로 하는 조건하에서 형성되는 2단자비선형 소자.
  16. 제13항에 있어서, 상기 Ta박막의 비저항은 실제적으로 70 μΩ㎝ 내지 165 μΩ㎝의 범위내인 2단자비선형 소자.
  17. 제16항에 있어서, 상기 Ta박막의 비저항은 실제적으로 85 μΩ㎝ 내지 150 μΩ㎝의 범위내인 2단자비선형 소자.
  18. 하부전극과, 절연막 및 상부전극을 구비한 2단자 비선형소자의 제작방법에 있어서, 기판상에 상기 하부전극을 형성하는 공정과, 상기 하부전극을 양극산화하여 양극산화막을 형성하는 공정과, 상기 양극산화막상에 상기 상부전극을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 하부전극을 형성하는 상기 공정은, 상기 기판을 소정의 방향으로 반송하면서 두 개 이상의 Ta의 타겟을 사용하여 아르곤 가스와 질소가스의 혼합가스중에 리액티브 스퍼터링법에 의해 질소로 도프된 Ta박막을 형성하되 상기 두 개 이상의 Ta타겟은 상기 기판이 반송되는 방향에 직렬로 배치되어 있는 공정과, 상기 Ta박막을 소정의 형상으로 패턴닝하여 상기 하부전극을 형성하는 공정을 포함하는 2단자비선형 소자의 제작방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 Ta의 타겟은 99.9% 순도의 Ta타겟이고, 상기 혼합가스의 유량에 대한 질소가스의 유량의 비는 3%내지 7%의 범위내인 2단자비선형소자의 제작방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 소결된 Ta의 타겟은 상기 혼합가스의 유량에 대한 질소가스의 유량의 비는 실제적으로 4%이하인 2단자비선형소자의 제작방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 소결된 TaN 타겟에 함유된 질소의 양은 5㏖%이하인 2단자비선형 소자의 제작방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 Ta박막은 상기 소결된 TaN 타겟의 단위면적당 4W/㎤의 스퍼터링 파워에서 형성되는 2단자비선형 소자의 제작방법.
  23. 제18항에 있어서, 상기 Ta박막은 인-라인 스퍼터링 장치를 사용하여 형성되는 2단자비선형 소자의 제작방법.
  24. 제18항에 있어서, 상기 Ta박막은 회전방송방식 스퍼터링 장치를 사용하여 형성되는 2단자비선형 소자의 제작방법.
  25. 제18항에 있어서, 상기 양극산화막을 형성하는 공정은 암모늄기를 함유하는 용액중에서 수행되는 2단자비선형 소자의 제작방법.
  26. 하부전극과, 절연막 및 상부전극을 구비한 2단자 비선형소자의 제작방법에 있어서, 기판상에 상기 하부전극을 형성하는 공정과, 상기 하부전극을 양극산화하여 양극산화막을 형성하는 공정과, 상기 양극산화막상에 상기상부전극을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 하부전극을 형성하는 상기 공정은, 상기 기판을 반송하면서 실제적으로 4%㏖ 내지 7%㏖의 범위의 양으로 질소를 함유한 소결된 TaN의 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 상기 기판상에 질소로 도프된 Ta박막을 형성하는 공정과, 상기 Ta박막을 소정의 형상으로 패턴닝하여 상기 하부전극을 형성하는 공정을 포함하는 2단자비선형 소자의 제작방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 Ta박막을 형성하는 공정은 DC 스퍼터링법에 의해서 상기 상부전극과 상기 하부전극사이에서 풀-프렌켈 전류로 표현되는 저항 계수 1nA가 실제로 -32 내지 -28의 범위내가 되도록 하는 스퍼터링 파워에서 수행되는 2단자비선형 소자의 제작방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 Ta박막을 형성하는 공정은 스퍼터링 파워를 2.2㎾ 내지 3.2㎾의 범위로, 상기 기판의 가열온도를 100℃로, 상기 기판의 가열시간을 180초로, 상기 기판의 반송속도를 100㎜/min으로, 상기 기판과 상기 소결된 TaN타겟사이의 거리를 77㎜로, 스퍼터링 가스압을 0.40pa로 하는 조건하에서 형성되는 2단자비선형 소자의 제작방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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