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KR101848481B1 - Method for manufacturing metal-oxide thin film, metal-oxide thin film, and electric device thereof - Google Patents

Method for manufacturing metal-oxide thin film, metal-oxide thin film, and electric device thereof Download PDF

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KR101848481B1
KR101848481B1 KR1020160003832A KR20160003832A KR101848481B1 KR 101848481 B1 KR101848481 B1 KR 101848481B1 KR 1020160003832 A KR1020160003832 A KR 1020160003832A KR 20160003832 A KR20160003832 A KR 20160003832A KR 101848481 B1 KR101848481 B1 KR 101848481B1
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Abstract

본 발명은 산화물 박막 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저온 공정을 이용한 산화물 박막 제조방법, 산화물 박막, 및 그 전자소자에 관한 것이다. 본 발명은 저온 용액 공정으로 고성능의 기능성 산화물 박막을 용이하고 빠른 속도로 형성 할 수 있어 제조비용 및 제조시간을 대폭 단축하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a method for manufacturing an oxide thin film, and more particularly, to a method for manufacturing an oxide thin film using a low temperature process, an oxide thin film, and an electronic device therefor. The present invention can easily and quickly form a high-performance functional oxide thin film by a low-temperature solution process, thereby greatly shortening a manufacturing cost and a manufacturing time, thereby greatly improving productivity.

Description

산화물 박막 제조방법, 산화물 박막 및 그 전자소자{METHOD FOR MANUFACTURING METAL-OXIDE THIN FILM, METAL-OXIDE THIN FILM, AND ELECTRIC DEVICE THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an oxide thin film, an oxide thin film, and an electronic device therefor,

본 발명은 산화물 박막 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저온 공정을 이용한 산화물 박막 제조방법, 산화물 박막, 및 그 전자소자에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an oxide thin film, and more particularly, to a method for manufacturing an oxide thin film using a low temperature process, an oxide thin film, and an electronic device therefor.

산화물 박막은 디스플레이 분야, 태양전지 분야, 터치패널 분야 등 다양한 분야에서 전자 소자로 이용되는 것으로, 간단한 조성 변화로 광학적으로 투명하면서도 전기 전도성이 높은 박막을 형성 가능하므로 그 관심이 증대되고 있다. The oxide thin film is used as an electronic device in various fields such as a display field, a solar cell field, and a touch panel field, and a thin film having high electrical conductivity can be formed by a simple composition change.

기존 산화물 박막의 경우 값비싼 공정 및 소재 등을 이용한 방법이 주를 이루었으나 최근 단순한 금속 염과 유기화학 물질을 이용한 용액화를 통한 박막 형성에 대한 관심이 집중되고 있다. In the case of conventional oxide thin films, expensive processes and materials have been mainly used. Recently, attention has been focused on thin film formation by solubilization using simple metal salts and organic chemicals.

하지만 용액 공정 산화물 박막의 형성을 위해서는 기본적으로 300℃ 이상의 고온 열처리 온도가 필요하게 되며 이러한 높은 열처리 온도는 산화물 박막의 공정 단가를 증가시키고 또한 플라스틱, 종이, 섬유(Textile) 등과 같은 저온 공정이 필수적인 기판의 사용을 불가능하게 하는 문제가 발생한다. However, in order to form a solution process oxide thin film, a high-temperature heat treatment temperature of 300 ° C or more is required. Such a high heat treatment temperature is required to increase the process cost of the oxide thin film, and also to perform a low temperature process such as plastic, paper, A problem arises which makes it impossible to use.

또한, 기존의 기능성 산화물 박막의 저온 형성 공정에 있어서는 진공 증착(Magnetron sputtering, MOCVD, ALD, PECVD 등)의 방법과 나노 입자 혹은 나노 구조체 형성을 통한 박막 형성 방법 등의 주로 사용 되었으나 이들은 값비싼 공정 단가와 박막의 비균일성, 성능 저하 등의 문제점을 야기한다. In addition, in the low-temperature formation process of the conventional functional oxide thin films, the methods of vacuum deposition (MOCVD, ALD, PECVD, etc.) and thin film formation by forming nanoparticles or nanostructures have been mainly used. However, And non-uniformity of the thin film, deterioration of performance, and the like.

본 발명의 관련된 분야의 배경기술은 대한민국 공개특허 제2013-0116785호(2013.10.24 공개, 저온 공정을 이용한 산화물 박막 제조방법, 산화물 박막 및 그 전자소자)에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background of the related art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0116785 (published on October 24, 2014, a method of manufacturing an oxide thin film using a low temperature process, an oxide thin film and an electronic device thereof).

본 발명은 고성능의 기능성 산화물 박막을 용액 공정으로 저온에서 형성하는 산화물 박막의 제조방법, 산화물 박막 및 그 전자소자를 제공한다. The present invention provides a method for producing an oxide thin film, a thin oxide film and an electronic device for forming a high performance functional oxide thin film at a low temperature by a solution process.

또한, 본 발명은 저온 용액 공정을 이용하여 용이하고 빠른 속도로 기능성 산화물 박막을 형성할 수 있어 생산비용과 생산시간을 대폭 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 산화물 박막의 제조방법, 산화물 박막 및 그 전자소자를 제공한다. The present invention also relates to a method for manufacturing an oxide thin film which can form a functional oxide thin film easily and rapidly at a low temperature solution process, Device.

또한, 본 발명은 저온공정이 요구되는 기판에 산화물을 형성하여 플렉서블한 기계적 특성을 가지는 기능성 산화물 박막의 제조방법, 산화물 박막 및 그 전자소자를 제공한다. The present invention also provides a method for producing a functional oxide thin film, an oxide thin film and an electronic device thereof, which have flexibility in mechanical properties by forming an oxide on a substrate requiring a low temperature process.

또한, 본 발명은 반응성 분위기 조절을 통한 화학적 반응성의 조절과, 열처리 및 자외선 조사를 통한 고에너지 용액상 전구체를 이용하여 고성능의 기능성 산화물 박막의 제조방법, 산화물 박막 및 그 전자소자를 제공한다. The present invention also provides a method for preparing a high-performance functional oxide thin film, an oxide thin film and an electronic device using the precursor of a high-energy solution through heat treatment and irradiation with ultraviolet rays, by controlling the chemical reactivity through controlling the reactive atmosphere.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면 산화물 박막 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an oxide thin film.

본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 제조방법은 산화물 용액을 용액 공정에 의해 기판 상에 산화물 박막으로 형성하는 단계, 상기 형성된 산화물 박막을 열처리하는 단계, 상기 열처리된 산화물 박막에 자외선을 조사하여 용매 휘발 및 산화물 형성을 유도하는 단계, 상기 산화물 형성이 유도된 산화물 박막에 상기 자외선을 조사하여 상기 산화물 박막의 불순물을 제거하는 단계 및 수소가 혼합한 질소 가스 분위기에서 상기 불순물이 제거된 50℃ 내지 300℃의 저온의 산화물 박막에 파장대역 149 nm 내지 254 nm 의 극자외선을 조사하여 상기 산화물 박막의 산소결함 제어 및 금속 도판트 활성화를 달성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing an oxide thin film according to an embodiment of the present invention includes forming an oxide solution as an oxide thin film on a substrate by a solution process, heat treating the oxide thin film formed, irradiating ultraviolet rays to the heat- A step of inducing volatilization and oxide formation; a step of irradiating the oxide thin film on which oxide formation is induced to remove the impurities of the oxide thin film by irradiation with ultraviolet rays; Lt; 0 > C to 254 nm to achieve oxygen defect control and metal dopant activation of the oxide thin film.

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상기 자외선은 자외선 영역 또는 극자외선 영역의 파장을 가지며, 100 nm 내지 254 nm일 수 있다.The ultraviolet ray has a wavelength in the ultraviolet region or the extreme ultraviolet region, and may be 100 nm to 254 nm.

상기 형성된 산화물 박막을 열처리하는 단계는 산화물 박막을 상온 내지 200℃에서 열처리할 수 있다.In the step of heat-treating the formed oxide thin film, the oxide thin film may be heat-treated at a temperature ranging from room temperature to 200 ° C.

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상기 산화물 용액을 용액 공정에 의해 기판 상에 산화물 박막으로 형성하는 단계에서 상기 용액 공정은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 오프셋 프린팅, 리버스 오프셋 프린팅, 그라비어 프린팅 및 롤 프린팅 중 어느 하나를 이용할 수 있다.In the step of forming the oxide solution into an oxide thin film on a substrate by a solution process, the solution process may use any one of spin coating, dip coating, inkjet printing, offset printing, reverse offset printing, gravure printing and roll printing .

상기 기판은 플라스틱, 종이 및 텍스타일 재질의 기판 중 어느 하나일 수 있다.The substrate may be any one of plastic, paper, and a substrate of a textile material.

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본 발명의 다른 측면은 상술한 산화물 박막 제조방법에 의해 제조되는 산화물 박막을 제공한다.Another aspect of the present invention provides an oxide thin film produced by the oxide thin film manufacturing method described above.

본 발명은 또 다른 측면은 상술한 산화물 박막 제조방법에 의해 제조되는 산화물 박막을 포함하는 전자소자를 제공한다.Another aspect of the present invention provides an electronic device comprising an oxide thin film produced by the oxide thin film manufacturing method described above.

한편, 산화물 박막은 디스플레이 분야에서의 박막 트랜지스터(Thin-film Transistor), 반도체 분야, 태양전지 분야 또는 터치패널 분야에서의 전자 소자로 활용 가능한데, 전자소자의 반도체 층, 절연 층, 및 투명 전극 (Transparent electrode)등에 응용 가능하다. 가장 바람직하게는, 박막트랜지스터의 채널 층으로 사용되는 것이다. 또한, 본 발명이 적용될 수 있으면 다양한 형태의 박막트랜지스터가 가능하다. 예컨대 게이트 전극이 채널 층 하부에 형성되는 구조, 또는 게이트 전극이 채널 층의 상부에 형성되는 구조가 모두 가능함은 물론이다.On the other hand, the oxide thin film can be utilized as an electronic device in a thin-film transistor (TFT), a semiconductor field, a solar cell field, or a touch panel field in a display field, and a semiconductor layer, an insulating layer, electrode and the like. Most preferably, it is used as a channel layer of a thin film transistor. In addition, various types of thin film transistors are possible if the present invention can be applied. For example, a structure in which a gate electrode is formed under a channel layer, or a structure in which a gate electrode is formed in an upper portion of a channel layer.

본 발명은 저온 용액 공정으로 고성능의 기능성 산화물 박막을 용이하고 빠른 속도로 형성 할 수 있어 제조비용 및 제조시간을 대폭 단축하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있다. The present invention can easily and quickly form a high-performance functional oxide thin film by a low-temperature solution process, thereby greatly shortening a manufacturing cost and a manufacturing time, thereby greatly improving productivity.

본 발명은 전도체, 반도체, 부도체를 포함하는 다양한 용액 공정 산화물을 플라스틱, 종이, 텍스타일(Textile) 등의 기판에 적용하여 플렉서블 소자를 제작 할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of manufacturing a flexible device by applying various solution process oxides including a conductor, a semiconductor, and a non-conductor to a substrate such as plastic, paper, and textiles.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 전극을 이용한 터치 패널의 구조도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ITO 산화물 박막 투명전극의 전기적 특성을 설명하기 위한 도면.
도 7(a) 내지 도 8은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면들.
1 is a view for explaining a method of manufacturing an oxide thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is a structural view of an oxide thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
3 is a structural view of a touch panel using an oxide electrode according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4 to 6 are views for explaining electrical characteristics of the ITO thin oxide transparent electrode according to an embodiment of the present invention. FIG.
7 (a) to 8 are views for explaining the effect of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.FIG. 1 is a view for explaining a method of manufacturing an oxide thin film according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 산화물 박막 제조 방법은 산화물 박막 형성 단계, 열처리 단계, 용매 휘발 및 산화물 형성 단계, 불순물 제거 단계 및 산소결함 제어 및 금속 도판트 활성화 단계를 포함한다.Referring to FIG. 1, the oxide thin film manufacturing method includes an oxide thin film formation step, a heat treatment step, a solvent volatilization and oxide formation step, an impurity removal step, an oxygen defect control and a metal dopant activation step.

단계 S100의 산화물 박막 형성 단계는 기판 위에 산화물 용액을 용액 공정에 의해 코팅하여 산화물 박막을 형성한다.In the oxide thin film forming step of step S100, an oxide solution is coated on the substrate by a solution process to form an oxide thin film.

산화물 용액은 아연 전구체, 갈륨 전구체, 인듐 전구체 또는 주석 전구체 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다. 여기서, 아연 전구체는 징크 클로라이드(Zinc chloride), 징크 아세테이트(Zinc acetate), 징크 아세테이트 하이드레이트(Zinc acetate hydrate), 징크 나이트레이트(Zinc nitrate), 징크 나이트레이트 하이드레이트(Zinc nitrate hydrate), 징크 알콕사이드(Zinc alkoxides) 또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 갈륨 전구체는, 갈륨나이트레이트(Gallium nitrate), 갈륨 나이트레이트 하이드레이트(Gallium nitrate hydrate), 갈륨 아세테이트(Gallium acetate), 갈륨 아세테이트 하이드레이트(Gallium acetate hydrate), 갈륨 알콕사이드(Gallium alkoxides) 또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 인듐 전구체는, 인듐 클로라이드(Indium chloride), 인듐 아세테이트(Indium acetate), 인듐 아세테이트 하이드레이트(Indium acetate hydrate), 인듐 나이트레이트(Indium nitrate), 인듐 나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate), 인듐 알콕사이드(Indium alkoxides) 또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 주석 전구체는 틴 클로라이드(Tin chloride), 틴 아세테이트(Tin acetate), 틴 나이트레이트(Tin nitrate), 틴 알콕사이드(Tin alkoxides) 및 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 이 이외에도 알루미늄 전구체 등 다른 금속 전구체가 활용되는 것이 가능함은 물론이다. The oxide solution is selected from a zinc precursor, a gallium precursor, an indium precursor or a tin precursor, and mixtures thereof. Wherein the zinc precursor is selected from the group consisting of zinc chloride, zinc acetate, zinc acetate hydrate, zinc nitrate, zinc nitrate hydrate, zinc alkoxide alkoxides) or derivatives thereof. Gallium precursors include gallium nitrate, gallium nitrate hydrate, gallium acetate, gallium acetate hydrate, gallium alkoxides, or derivatives thereof. can do. The indium precursor may be selected from the group consisting of indium chloride, indium acetate, indium acetate hydrate, indium nitrate, indium nitrate hydrate, indium alkoxides ) Or derivatives thereof. Tin precursors may include Tin chloride, Tin acetate, Tin nitrate, Tin alkoxides, and derivatives thereof. It goes without saying that other metal precursors such as aluminum precursors may be utilized.

산화물 용액은 전구체들을 용액화하기 위한 용매로 예를 들면 아세토니트릴 (acetonitrile), 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), 메탄올(Methanol), D.I. water 또는 이소프로필알코올(isopropylalcohol, IPA)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 전구체들에 따라 대응하여 사용할 수 있다. 산화물 용액은 첨가제로써 모노에탄올아민(mono-ethanolamine), 아세트산 (acetic acid) 또는 아세틸아세톤(acetylacetone)이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 산화물 용액은 나노 물질 용액과 산화물 용액이 동시에 섞여 있거나 별개의 용액으로 사용될 수 있다. 여기서, 나노 물질 용액은 나노 점, 나노 막대, 나노 선이 물질 및 분산제에 따라 아세토니트릴 (acetonitrile), 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), D.I. water 또는 이소프로필알코올(isopropylalcohol, IPA) 등의 다양한 용매에 분산될 수 있다. 산화물 용액은 코팅되는 산화물 용액의 두께가 한정되지 않으며, 예를 들면 5 내지 300nm 두께로 코팅할 수 있다. The oxide solution is a solvent for dissolving the precursors, for example, acetonitrile, 2-methoxyethanol, methanol, D.I. water or isopropylalcohol (IPA), but it is not limited thereto and can be used correspondingly to the precursors. The oxide solution may be, but is not limited to, mono-ethanolamine, acetic acid or acetylacetone as an additive. The oxide solution may be mixed with the nanomaterial solution and the oxide solution at the same time or may be used as a separate solution. Herein, the nanomaterial solution is prepared by mixing nanoparticles, nanorods, and nanowires with acetonitrile, 2-methoxyethanol, methanol, ethanol, and the like according to the substance and the dispersing agent. water or isopropyl alcohol (IPA). The oxide solution is not limited in the thickness of the oxide solution to be coated, and can be coated, for example, in a thickness of 5 to 300 nm.

용액 공정은 예를 들면, 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 오프셋 프린팅, 리버스 오프셋 프린팅, 그라비어 프린팅 또는 롤 프린팅일 수 있으나. 이에 한정하지 않고 통상적으로 사용되는 용액 공정은 모두 포함할 수 있다.The solution process may be, for example, spin coating, dip coating, ink jet printing, offset printing, reverse offset printing, gravure printing or roll printing. But the present invention is not limited thereto and may include all commonly used solution processes.

기판은 특정 종류로 한정되지 않으며, 반도체 기판, 유리기판, 플라스틱과 같은 폴리머 기반의 기판, 종이, 텍스타일(Textile) 등이 사용 가능한데, 본 발명은 저온 공정을 실현하기 위해 자외선 조사 방식을 사용하는 것이므로 플라스틱 계열 등 고온 공정이 불가능한 플렉서블 디스플레이용 기판인 경우 더욱 효과적일 수 있다. The substrate is not limited to a specific type, and a semiconductor substrate, a glass substrate, a polymer-based substrate such as plastic, paper, textile, or the like can be used. Since the present invention uses an ultraviolet irradiation method It may be more effective in the case of a substrate for a flexible display in which a high-temperature process such as a plastic series can not be performed.

단계 S200의 열처리 단계는 기판 위에 형성된 산화물 박막에 열처리한다. 여기서, 열처리 단계는 기판 위에 형성된 산화물의 안전화 단계로 전체적인 박막의 균일도 향상과 두께 균일도 유지를 위한 단계이다. 열처리 단계는 산화물 박막을 20 내지 200℃(상온 포함)에서 1 내지 60분간 열처리하는 것이 바람직하다. The heat treatment step of step S200 heat-treats the oxide thin film formed on the substrate. Here, the heat treatment step is a step for stabilizing the oxide formed on the substrate, thereby improving the uniformity of the entire thin film and maintaining the thickness uniformity. In the heat treatment step, the oxide thin film is preferably heat-treated at 20 to 200 DEG C (including room temperature) for 1 to 60 minutes.

다음으로, 단계 S300의 용매 휘발 및 산화물 형성 단계는 열처리된 산화물 박막에 자외선을 조사하여 용매 휘발 및 산화물 형성을 유도한다. 이는 산화물 박막 속에 포함되어 있는 용매의 제거와 산화물 형성을 위한 단계이다. 조사되는 자외선은 자외선 영역 및/또는 극자외선 영역의 파장을 가지며, 구체적으로는 100 nm 내지 254 nm 범위가 바람직하나, 149 nm 내지 254 nm 범위가 더욱 바람직하다. 너무 낮은 초극자외선의 경우 (100 nm 이하)는 광원이 매우 고가이며, 너무 높은 파장의 자외선 (254 nm 이상)은 효과적인 용매의 휘발과 산화물 형성을 위한 충분한 에너지를 가해주지 못한다. 이 때 자외선 조사로 인해 상승되는 기판의 온도는 50 내지 300℃ 정도로 유지되는 것이 바람직하다. Next, in the solvent volatilization and oxide formation step of step S300, ultraviolet rays are irradiated on the heat-treated oxide thin film to induce solvent volatilization and oxide formation. This is a step for removal of the solvent contained in the oxide thin film and oxide formation. The ultraviolet ray to be irradiated has a wavelength in an ultraviolet ray region and / or an extreme ultraviolet ray region, specifically in a range of 100 nm to 254 nm, but more preferably in a range of 149 nm to 254 nm. In the case of ultra-low ultraviolet radiation (below 100 nm), the light source is very expensive, and ultraviolet light at too high a wavelength (above 254 nm) does not provide sufficient energy for efficient solvent volatilization and oxide formation. At this time, the temperature of the substrate which is raised due to ultraviolet irradiation is preferably maintained at about 50 to 300 ° C.

단계 S400의 불순물 제거 단계는 산화물 박막에 자외선 조사를 유지 하여 산화물에 포함된 불순물을 제거한다. 여기서, 불순물은 산화물 자체에 포함된 탄소(Carbon), 수소(Hydrogen), 질소(Nitrogen), 염소(Chlorine) 등일 수 있다. 이와 같은 불순물들은 박막의 기능성을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다. 불순물 제거 단계는 자외선 조사를 1 내지 240분 동안 유지되는 것이 바람직하다. 너무 오래 동안 (240분 이상) 자외선을 조사하면 산화물 자체의 변성이나 기판의 변형을 야기하게 된다. 조사되는 자외선은 자외선 영역 및/또는 극자외선 영역의 파장을 가지며, 구체적으로는 100 nm 내지 254 nm 범위가 바람직하나, 149 nm 내지 254 nm 범위가 더욱 바람직하다.In the impurity removal step of step S400, the oxide thin film is irradiated with ultraviolet light to remove impurities contained in the oxide. Here, the impurities may be carbon, hydrogen, nitrogen, chlorine, etc. contained in the oxide itself. Such impurities may act as a factor for lowering the functionality of the thin film. It is preferable that the impurity removing step is maintained for 1 to 240 minutes by ultraviolet irradiation. If the ultraviolet ray is irradiated for too long (240 minutes or more), the oxide itself may be denatured or the substrate may be deformed. The ultraviolet ray to be irradiated has a wavelength in an ultraviolet ray region and / or an extreme ultraviolet ray region, specifically in a range of 100 nm to 254 nm, but more preferably in a range of 149 nm to 254 nm.

단계 S500의 산소결함 제어 및 금속 도판트 활성화 단계는 저온에서 수소 및 불활성 기체를 이용한 반응성 분위기에서 산화물 박막에 자외선을 조사한다. 산소결함 제어 및 금속 도판트 활성화 단계는 산화물 박막의 기능성화를 위하여 수소 분위기를 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체에 직접적 혼합하여 반응성 분위기를 유지하고, 자외선을 50 내지 300℃의 저온의 산화물 박막에 1 내지 240분동안 조사한다. 자외선 조사 시간이 240분을 초과하는 경우에는 산화물의 변성 또는 기판의 변형을 일으킬 우려가 있기 때문이다. 조사되는 자외선은 자외선 영역 및/또는 극자외선 영역의 파장을 가지며, 구체적으로는 100 nm 내지 254 nm 범위가 바람직하나, 149 nm 내지 254 nm 범위가 더욱 바람직하다. 산소결함 제어 및 금속 도판트 활성화 단계는 상술한 산화물 박막의 불순물을 제거하는 단계와 동시에 또는 이후에 수행될 수 있다. The oxygen defect control and metal dopant activation step in step S500 irradiate the oxide thin film with ultraviolet rays in a reactive atmosphere using hydrogen and an inert gas at a low temperature. The oxygen deficiency control and the metal dopant activating step are performed by directly mixing a hydrogen atmosphere with an inert gas such as nitrogen or argon to maintain the reactive atmosphere for functionalizing the oxide thin film and irradiating ultraviolet rays to the oxide thin film at a low temperature of 50 to 300 ° C To 240 minutes. If the ultraviolet ray irradiation time exceeds 240 minutes, there is a possibility of causing denaturation of the oxide or deformation of the substrate. The ultraviolet ray to be irradiated has a wavelength in an ultraviolet ray region and / or an extreme ultraviolet ray region, specifically in a range of 100 nm to 254 nm, but more preferably in a range of 149 nm to 254 nm. The oxygen defect control and the metal dopant activating step may be performed at the same time or after the step of removing the impurities of the oxide thin film described above.

한편, 산화물 박막은 디스플레이 분야에서의 박막 트랜지스터(Thin-film Transistor), 반도체 분야, 태양전지 분야 또는 터치패널 분야에서의 전자 소자로 활용 가능한데, 전자소자의 반도체 층, 절연 층, 및 투명 전극 (Transparent electrode)등에 응용 가능하다. 다만, 이하에서는 본 산화물 박막이 박막트랜지스터의 채널 층으로 활용된 경우를 주로 설명한다.On the other hand, the oxide thin film can be utilized as an electronic device in a thin-film transistor (TFT), a semiconductor field, a solar cell field, or a touch panel field in a display field, and a semiconductor layer, an insulating layer, electrode and the like. Hereinafter, the oxide thin film is utilized as a channel layer of a thin film transistor.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조도이다. 2 is a structural view of an oxide thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 산화물 박막 트랜지스터는 기판(100), 게이트 전극(200), 게이트 절연 층(300), 산화물 채널 층(400), 드레인 전극(500) 및 소스 전극(600)을 포함한다. 2, an oxide thin film transistor according to the present invention includes a substrate 100, a gate electrode 200, a gate insulating layer 300, an oxide channel layer 400, a drain electrode 500 and a source electrode 600, .

산화물 박막 트랜지스터는 기판(100) 상에 게이트 전극(200) 및 게이트 절연 층(300)을 형성하고, 게이트 절연 층(300) 위에 산화물 채널 층(400), 드레인 전극(500) 및 소스 전극(600)을 형성함으로써 제조될 수 있다. 산화물 채널 층(400)은 도 1에서 상술한 산화물 박막 제조방법, 즉, 용액 공정 산화물 박막의 저온 형성 방법을 이용하여 산화물 박막을 열처리한 후 자외선 조사 및 유지를 통해 형성된다. 산화물 채널 층(400)은 반응성 분위기 조절을 통한 화학적 반응성의 조절과, 열처리 및 자외선 조사를 통한 고에너지 용액상 전구체를 이용하여 고성능의 기능성 산화물 박막을 제공한다. 또한, 게이트 전극(200), 게이트 절연 층(300), 드레인 전극(500) 및 소스 전극(600)의 형성 방법은 공지의 박막 트랜지스터의 형성 방법과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.The oxide thin film transistor includes a gate electrode 200 and a gate insulating layer 300 formed on a substrate 100 and an oxide channel layer 400, a drain electrode 500, and a source electrode 600 ). ≪ / RTI > The oxide channel layer 400 is formed through heat treatment of the oxide thin film by ultraviolet ray irradiation and maintenance using the oxide thin film production method described above with reference to FIG. 1, that is, the low temperature formation method of the solution process oxide thin film. The oxide channel layer 400 provides a high-performance functional oxide thin film by controlling chemical reactivity through controlling the reactive atmosphere, and by using a high-energy solution precursor through heat treatment and ultraviolet irradiation. The method of forming the gate electrode 200, the gate insulating layer 300, the drain electrode 500, and the source electrode 600 is the same as or similar to that of a known thin film transistor, and thus a detailed description thereof will be omitted .

게이트 전극(200)은 금, 은, 크롬, 탄탈륨, 티타늄, 구리, 알루미늄, 몰리브데늄, 텅스텐, 니켈, 팔라듐, 백금 등의 금속 외에 ITO, IZO, ZTO 등의 금속 산화물 등으로 형성될 수 있다.The gate electrode 200 may be formed of a metal such as ITO, IZO or ZTO in addition to a metal such as gold, silver, chromium, tantalum, titanium, copper, aluminum, molybdenum, tungsten, nickel, palladium, .

게이트 절연 층(300)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 알루미늄 산화막, 탄탈륨 산화막 등의 산화막과 폴리비닐페놀 (Polyvinyl phenol), 폴리비닐 알콜 (Polyvinyl alcohol), 폴리이미드 (Polyimide) 등의 유기물, 또는 산화막과 유기물의 혼합 물질, 또는 적층 구조 등으로 형성될 수 있다.The gate insulating layer 300 may include an oxide film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film or a tantalum oxide film and an organic material such as polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, polyimide, A mixed material of organic materials, a laminated structure, or the like.

산화물 채널 층(400)은 예를 들면, 게이트 절연 층(300) 위에 산화물 용액을 용액 공정을 통해 코팅하고, 열처리하여 안정화한 다음, 자외선을 조사하여 산화물 형성을 유도하고, 자외선 조사를 일정 시간 유지하여 산화물의 불순물을 제거하고, 저온에서 수소 및 불활성 기체를 이용하여 반응성 분위기를 유지하고 산화물 박막에 자외선을 조사함으로써 산화물 채널 층(400)을 형성할 수 있다. 따라서, 저온 용액 공정으로 고성능의 기능성 산화물 박막을 용이하고 빠른 속도로 형성 할 수 있어 제조비용 및 제조시간을 대폭 단축하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.For example, the oxide channel layer 400 may be formed by coating an oxide solution on the gate insulating layer 300 through a solution process, stabilizing it by heat treatment, then irradiating ultraviolet rays to induce oxide formation, The oxide channel layer 400 can be formed by removing impurities of the oxide and maintaining a reactive atmosphere using hydrogen and an inert gas at a low temperature and irradiating ultraviolet rays to the oxide thin film. Accordingly, a high-performance functional oxide thin film can be formed easily and rapidly at a low-temperature solution process, thereby greatly shortening a manufacturing cost and a manufacturing time, thereby greatly improving productivity.

드레인 전극(500) 및 소스 전극(600)은 금, 은, 크롬, 칼슘, 바륨, 탄탈륨, 티타늄, 구리, 알루미늄, 몰리브데늄, 텅스텐, 니켈, 팔라듐, 백금 등의 금속 외에 ITO, IZO, ZTO 등의 금속 산화물, 전도성 고분자, CNT (Carbon nanotube) 등으로 형성될 수 있다.The drain electrode 500 and the source electrode 600 may be formed of a metal such as gold, silver, chromium, calcium, barium, tantalum, titanium, copper, aluminum, molybdenum, tungsten, nickel, palladium, platinum, , A conductive polymer, a carbon nanotube (CNT), or the like.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 산화물 전극을 이용한 터치 패널의 구조도이다.3 is a structural view of a touch panel using an oxide electrode according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예인 산화물 전극을 이용한 터치 패널은 기판(100) 상에 터치 패널, 태양전지, 광 센서 등에 필요로 하는 패턴을 용액 공정으로 형성하고, 이후 도 1에서 상술한 산화물 박막 제조방법에 의해 산화물 박막(400)을 형성하면 저온 공정으로 매우 용이하게 산화물 박막 전극을 형성할 수 있다. 산화물 박막(400)은 반응성 분위기 조절을 통한 화학적 반응성의 조절과, 열처리 및 자외선 조사를 통한 고에너지 용액상 전구체를 이용하여 고성능의 기능성 산화물 박막을 제공한다. 이와 같은 본 발명의 용액 공정 고성능 산화물 박막은 태양전지, 디스플레이 패널, 터치 패널, 센서 및 다이오드 등의 다양한 용도로서 사용 가능하다.Referring to FIG. 3, a touch panel using an oxide electrode according to another embodiment of the present invention forms a pattern required for a touch panel, a solar cell, and a photo sensor on a substrate 100 by a solution process, When the oxide thin film 400 is formed by the oxide thin film manufacturing method described above, the oxide thin film electrode can be formed very easily by the low temperature process. The oxide thin film 400 provides a high-performance functional oxide thin film by controlling the chemical reactivity through controlling the reactive atmosphere and by using a high-energy solution precursor through heat treatment and ultraviolet irradiation. The solution process high performance oxide thin film of the present invention can be used for various applications such as solar cell, display panel, touch panel, sensor and diode.

이하에서는, 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

[실시 예 1][Example 1]

높은 농도로 도핑된 (heavily p-doped) 실리콘 웨이퍼 위에 실리콘 산화막을 열처리 방법을 통해 200 nm의 두께로 형성하였다. 도핑된 실리콘 웨이퍼는 기판뿐만 아니라 전도성이 높아 게이트 전극으로 사용되었으며 열처리 제작한 실리콘 산화막은 게이트 절연막 역할을 한다. 이후 실리콘 산화막 상에 IGZO 산화물 반도체 형성을 위하여, IGZO 코팅용 용액을 스핀 코팅으로 실시하였다. 이 때 사용된 IGZO 코팅용 용액은 용매로는 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol)을 사용했으며, 인듐 나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate)를 0.0759 몰농도(M), 갈륨 나이트레이트 하이드레이트(Gallium nitrate hydrate)를 0.0089 몰농도(M), 징크 나이트레이트 헥사하이드레이트(Zinc nitrate hexahydrate)를 0.0152 몰농도(M)로 각각 섞어 사용하였다. 여기에 아세틸아세톤(acetylacetone) 0.2 몰농도(M), 암모니아(ammonia) 0.3 몰농도(M)의 고에너지 용액상 전구체 조성을 만들었다. 용액을 코팅한 후 1차 열처리 단계를 거치는데, 1차 열처리 단계에서 사용하는 온도는 20 ~ 200℃로 변화를 줄 수 있다. 본 실시 예에서는 1차 열처리 단계로 각각 20℃ 및 200℃의 온도로 10분 간 설정하여 제작하였다. 이후 샘플을 자외선 및 극자외선(파장대역 149 nm 내지 254 nm)을 조사할 수 있는 장비로 이동하고 자외선 및 극자외선은 90분 간 조사하였다. 이 때 분위기는 질소 분위기로 유지하였으며 지속적으로 질소를 공급하였다. 충분한 두께의 산화물 박막을 얻기 위하여 코팅용 용액을 한차례 더 반복하여 코팅하고 1차 열처리와 극자외선 조사를 반복하였다. 이후 샘플을 꺼내고 리프트 오프(Lift-off) 방법을 이용하여 100 nm 두께를 가진 IZO 전극층을 IGZO 채널 층 상부에 형성하고 패터닝하여 소스 및 드레인 전극을 구성하였다. A 200 nm thick silicon oxide film was formed on the heavily p-doped silicon wafer by heat treatment. The doped silicon wafer is used not only as a substrate but also as a gate electrode because of its high conductivity. The silicon oxide film formed by heat treatment serves as a gate insulating film. Then, for the formation of the IGZO oxide semiconductor on the silicon oxide film, the IGZO coating solution was spin-coated. The IGZO coating solution used was 2-methoxyethanol as the solvent, indium nitrate hydrate (0.0759 mol) (M), gallium nitrate hydrate (Indium nitrate hydrate) (M) and 0.0152 molar concentration (M) of zinc nitrate hexahydrate were used, respectively. A high energy solution phase precursor composition of 0.2 molar concentration of acetylacetone (M) and 0.3 molar ammonia (M) was prepared. The solution is coated and then subjected to a first heat treatment step. The temperature used in the first heat treatment step may vary from 20 to 200 ° C. In this embodiment, the first heat treatment step is performed at a temperature of 20 ° C and 200 ° C for 10 minutes, respectively. The sample was then moved to an instrument capable of irradiating ultraviolet and extreme ultraviolet light (wavelength band 149 nm to 254 nm) and irradiated for ultraviolet and extreme ultraviolet radiation for 90 minutes. At this time, the atmosphere was kept in a nitrogen atmosphere and nitrogen was continuously supplied. In order to obtain oxide thin film of sufficient thickness, the coating solution was coated once more, and the first heat treatment and extreme ultraviolet irradiation were repeated. Then, a sample was taken out and an IZO electrode layer having a thickness of 100 nm was formed on the IGZO channel layer using a lift-off method and patterned to form a source and a drain electrode.

[실시 예 2][Example 2]

유리기판 위에 ITO 산화물 박막 투명전극 형성을 위하여, ITO용액을 스핀코팅으로 실시하였다. 이 때 사용된 ITO 코팅용 용액은 용매로는 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol)을 사용했으며, 인듐 나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate)를 0.36 몰농도(M), 틴(II) 클로라이드(Tin(II) Chloride) 0.04 몰농도 (M), 아세틸아세톤(acetylacetone) 0.8 몰농도 (M), 암모니아(ammonia) 0.63 몰농도(M), 암모늄 나이트레이트(ammonium nitrate) 0.04 몰농도(M)로 각각 섞어 사용하였다. 용액을 코팅한 후 1차 열처리 단계를 거치는데, 1차 열처리 단계에서 사용하는 온도는 20 ~ 200℃로 변화를 줄 수 있다. 본 실시 예에서는 1차 열처리 단계로 50 ℃의 온도로 10분 간 설정하여 제작하였다. 이후 샘플을 자외선 및 극자외선(파장대역 149 nm 내지 254 nm)을 조사할 수 있는 장비로 이동하고 자외선 및 극자외선은 30분 간 조사하였다. 이 때 분위기는 질소 분위기로 유지하였으며 지속적으로 질소를 공급하였다. 충분한 두께의 박막을 얻기 위하여 용액의 코팅과 1차 열처리 극자외선 조사를 원하는 두께까지 반복하였다. 이후 5% 수소가 혼합된 질소를 지속적으로 공급하며 기판온도를 200, 275, 300 ℃를 유지하며 극자외선을 30분간 조사였다. An ITO solution was spin coated on the glass substrate to form ITO thin film transparent electrodes. The ITO coating solution used was 2-methoxyethanol as the solvent, indium nitrate hydrate (0.36 molar concentration), tin (II) chloride (II) chloride ) Chloride) 0.04 mol (M), acetylacetone 0.8 mol (M), ammonia 0.63 mol (M) and ammonium nitrate 0.04 mol (M) Respectively. The solution is coated and then subjected to a first heat treatment step. The temperature used in the first heat treatment step may vary from 20 to 200 ° C. In this embodiment, the first heat treatment step was performed at a temperature of 50 캜 for 10 minutes. Subsequently, the sample was moved to a device capable of irradiating ultraviolet light and extreme ultraviolet light (wavelength band 149 to 254 nm), and ultraviolet light and extreme ultraviolet light were irradiated for 30 minutes. At this time, the atmosphere was kept in a nitrogen atmosphere and nitrogen was continuously supplied. In order to obtain a thin film of sufficient thickness, coating of the solution and primary heat-treatment extreme ultraviolet irradiation were repeated to the desired thickness. After that, 5% hydrogen mixed nitrogen was continuously supplied, and the substrate temperature was maintained at 200, 275, and 300 ° C and extreme ultraviolet rays were irradiated for 30 minutes.

도 4는 상술한 실시 예 2와 같은 방법으로 제작된 ITO소자의 비저항 및 전도도 특성과 홀 측정(Hall measurement)결과를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 본 발명은 200, 275, 300 ℃의 반응 온도에서 충분한 비저항 및 전도도 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다. FIG. 4 shows resistivity and conductivity characteristics and Hall measurement results of the ITO device fabricated in the same manner as in the second embodiment. Referring to FIG. 4, it can be seen that the present invention has sufficient resistivity and conductivity characteristics at reaction temperatures of 200, 275 and 300 ° C.

[실시 예 3][Example 3]

유리기판 위에 ITO 산화물 박막 투명전극 형성을 위하여, ITO 용액을 스핀코팅으로 실시하였다. 이 때 사용된 ITO 코팅용 용액은 용매로는 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol)을 사용했으며, 인듐 나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate)를 0.36 몰농도(M), 틴(II) 클로라이드(Tin(II) Chloride) 0.04 몰농도 (M), 아세틸아세톤(acetylacetone) 0.8 몰농도 (M), 암모니아(ammonia) 0.63 몰농도(M), 암모늄 나이트레이트(ammonium nitrate) 0.04 몰농도(M)로 각각 섞어 사용하였다. 용액을 코팅한 후 1차 열처리 단계를 거치는데, 1차 열처리 단계에서 사용하는 온도는 20 ~ 200℃로 변화를 줄 수 있다. 본 실시 예에서는 1차 열처리 단계로 50 ℃의 온도로 10분 간 설정하여 제작하였다. 이후 샘플을 자외선 및 극자외선(파장대역 149 nm 내지 254 nm)을 조사할 수 있는 장비로 이동하고 자외선 및 극자외선은 30분 간 조사하였다. 이 때 분위기는 질소 분위기로 유지하였으며 지속적으로 질소를 공급하였다. 충분한 두께의 박막을 얻기 위하여 용액의 코팅과 1차 열처리 극자외선 조사를 세 번 더 반복하였다. 이후 하이드라진 모노하이드레이트 3ml를 장비에 공급하고, 질소를 지속적으로 공급하며 기판온도를 100, 150 ℃를 유지하며 극자외선을 30분간 조사였다. An ITO solution was spin coated on the glass substrate to form ITO thin film transparent electrodes. The ITO coating solution used was 2-methoxyethanol as the solvent, indium nitrate hydrate (0.36 molar concentration), tin (II) chloride (II) chloride ) Chloride) 0.04 mol (M), acetylacetone 0.8 mol (M), ammonia 0.63 mol (M) and ammonium nitrate 0.04 mol (M) Respectively. The solution is coated and then subjected to a first heat treatment step. The temperature used in the first heat treatment step may vary from 20 to 200 ° C. In this embodiment, the first heat treatment step was performed at a temperature of 50 캜 for 10 minutes. Subsequently, the sample was moved to a device capable of irradiating ultraviolet light and extreme ultraviolet light (wavelength band 149 to 254 nm), and ultraviolet light and extreme ultraviolet light were irradiated for 30 minutes. At this time, the atmosphere was kept in a nitrogen atmosphere and nitrogen was continuously supplied. To obtain a thin film of sufficient thickness, the coating of the solution and the first heat treatment extreme ultraviolet irradiation were repeated three more times. Subsequently, 3 ml of hydrazine monohydrate was supplied to the equipment, nitrogen was continuously supplied, and the substrate temperature was kept at 100, 150 ° C and extreme ultraviolet was irradiated for 30 minutes.

도 5는 상술한 실시 예 3와 같은 방법으로 제작된 ITO소자의 비저항 및 전도도 특성과 홀 측정(Hall measurement)결과를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 본 발명은 100, 150 ℃의 반응 온도에서 매우 우수한 비저항 및 전도도 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다. FIG. 5 shows resistivity and conductivity characteristics and Hall measurement results of the ITO device fabricated in the same manner as in the third embodiment. Referring to FIG. 5, it can be seen that the present invention has excellent resistivity and conductivity at a reaction temperature of 100 and 150 ° C.

[실시 예 4][Example 4]

유리기판 위에 ITO 산화물 나노 구조체 투명전극 형성을 위하여, IPA에 분산된 6 wt% 20 내지 100nm ITO 나노 입자 용액을 스핀코팅으로 실시하였다. 용액을 코팅한 후 1차 열처리 단계를 거치는데, 1차 열처리 단계에서 사용하는 온도는 20 내지 200℃로 변화를 줄 수 있다. 본 실시 예에서는 1차 열처리 단계로 50 ℃의 온도로 10분 간 설정하여 제작하였다. 이후 나노 입자 간의 연결을 위하여 ITO용액을 스핀코팅으로 나노 입자 구조체 위에 실시하였다. 이 때 사용된 ITO 코팅용 용액은 용매로는 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol)을 사용했으며, 인듐 나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate)를 0.36 몰농도(M), 틴(II) 클로라이드(Tin(II) Chloride) 0.04 몰농도 (M), 아세틸아세톤(acetylacetone) 0.8 몰농도 (M), 암모니아(ammonia) 0.63 몰농도(M), 암모늄 나이트레이트(ammonium nitrate) 0.04 몰농도(M)로 각각 섞어 사용하였다. 용액을 코팅한 후 1차 열처리 단계를 거치는데, 1차 열처리 단계에서 사용하는 온도는 20 ~ 200℃로 변화를 줄 수 있다. 본 실시 예에서는 1차 열처리 단계로 50 ℃의 온도로 10분 간 설정하여 제작하였다. 이후 샘플을 자외선 및 극자외선(파장대역 149 nm 내지 254 nm)을 조사할 수 있는 장비로 이동하고 자외선 및 극자외선은 30분 간 조사하였다. 이 때 분위기는 질소 분위기로 유지하였으며 지속적으로 질소를 공급하였다. 충분한 두께의 박막을 얻기 위하여 용액의 코팅과 1차 열처리 극자외선 조사를 세 번 더 반복하였다. 이후 5% 수소가 혼합된 질소를 지속적으로 공급하며 기판온도를 250, 275, 300 ℃를 유지하며 극자외선을 30분간 조사였다. An ITO oxide nanostructure transparent electrode was formed on a glass substrate by spin coating a 6 wt% 20 to 100 nm ITO nanoparticle solution dispersed in IPA. The solution is coated and then subjected to a first heat treatment step, wherein the temperature used in the first heat treatment step may vary from 20 to 200 ° C. In this embodiment, the first heat treatment step was performed at a temperature of 50 캜 for 10 minutes. Then, the ITO solution was spin-coated on the nanoparticle structure for connection between the nanoparticles. The ITO coating solution used was 2-methoxyethanol as the solvent, indium nitrate hydrate (0.36 molar concentration), tin (II) chloride (II) chloride ) Chloride) 0.04 mol (M), acetylacetone 0.8 mol (M), ammonia 0.63 mol (M) and ammonium nitrate 0.04 mol (M) Respectively. The solution is coated and then subjected to a first heat treatment step. The temperature used in the first heat treatment step may vary from 20 to 200 ° C. In this embodiment, the first heat treatment step was performed at a temperature of 50 캜 for 10 minutes. Subsequently, the sample was moved to a device capable of irradiating ultraviolet light and extreme ultraviolet light (wavelength band 149 to 254 nm), and ultraviolet light and extreme ultraviolet light were irradiated for 30 minutes. At this time, the atmosphere was kept in a nitrogen atmosphere and nitrogen was continuously supplied. To obtain a thin film of sufficient thickness, the coating of the solution and the first heat treatment extreme ultraviolet irradiation were repeated three more times. Then, 5% hydrogen mixed nitrogen was continuously supplied, and the substrate temperature was kept at 250, 275, and 300 ° C, and extreme ultraviolet rays were irradiated for 30 minutes.

도 6은 상술한 실시 예 4와 같은 방법으로 제작된 ITO소자의 비저항 및 전도도 특성과 홀 측정(Hall measurement)결과를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 본 발명은 250, 275, 300 ℃의 반응 온도에서 충분한 비저항 및 전도도 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다. FIG. 6 shows resistivity and conductivity characteristics and Hall measurement results of an ITO device fabricated in the same manner as in Example 4 described above. Referring to FIG. 6, it can be seen that the present invention has sufficient resistivity and conductivity characteristics at reaction temperatures of 250, 275 and 300 ° C.

도 7(a) 내지 도 8은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면들이다.Figs. 7 (a) to 8 are diagrams for explaining the effect of the present invention. Fig.

도 7(a) 및 도 7(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따라 반응온도 100 oC 및 120 oC 에서 고에너지 전구체를 이용하는 경우의 전자 이동도를 나타낸 도면이고, 도 7(b) 및 도 7(d)는 종래 발명의 일 실시 예에 따라 반응온도 100 oC 및 150 oC 에서 졸-겔 전구체를 이용하는 경우의 전자 이동도를 나타낸 도면이다. 여기서 도면의 좌측 수직축은 전류(A)를 나타내고, 우측 수직축은 전자 이동도(cm2/Vs)를 나타내고, 수평축은 게이트 전압(V)을 나타낸다. 7 (a) and 7 (c) are electron mobility diagrams when a high-energy precursor is used at a reaction temperature of 100 ° C and 120 ° C according to an embodiment of the present invention. And FIG. 7 (d) are graphs showing the electron mobility when a sol-gel precursor is used at a reaction temperature of 100 ° C. and 150 ° C. according to an embodiment of the present invention. The vertical axis on the left side of the drawing shows the current (A), the vertical axis on the right side shows the electron mobility (cm 2 / Vs), and the horizontal axis shows the gate voltage (V).

도 7(a) 내지 도 7(d)를 참조하면, 본 발명의 고에너지 전구체를 사용하는 본 발명은 100 oC의 저온에서도 종래 발명에서 150 oC에서 보고된 이동도 2-2.5 cm2/Vs를 달성하며, 본 발명은 100oC의 광활성화 반응으로 이동도 2 cm2/Vs를 달성하며 120 oC에서 더욱 우수한 이동도 4-4.5 cm2/Vs를 달성함을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명은 종래 발명과 달리 전구체 화학의 조절을 통하여 저온에서 광활성화 반응을 가능함을 알 수 있다.Figure 7 (a) to Referring to FIG. 7 (d), the present invention, using a high-energy precursor of the present invention in a low temperature 100 o 150 o C reported in the prior invention, movement of the C Figure 2-2.5 cm 2 / achieves the Vs, the present invention can be seen that by moving the optical activation reaction of 100 o C, and also achieve a 2 cm 2 / Vs even greater movement in 120 o C also achieved a 4-4.5 cm 2 / Vs. Therefore, the present invention is able to realize a photo activation reaction at a low temperature through the control of the precursor chemistry unlike the prior art.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반응성 분위기 하의 광화학 반응을 이용한 전기적 물성을 나타낸다. 여기서, 본 발명은 광활성화 반응을 이용한 72nm ITO의 전기적 특성을 환원성 분위기인 (H2, N2H4H2O) 및 반응온도 100 oC 에서 측정하였으며, 이를 불활성 분위기 및 반응온도 200, 250, 300 oC의 반응온도에서 측정된 전기적 특성과 비교하였다. FIG. 8 shows electrical properties using a photochemical reaction under a reactive atmosphere according to an embodiment of the present invention. In the present invention, the electrical characteristics of 72-nm ITO using a photo-activation reaction were measured at a reducing atmosphere (H 2 , N 2 H 4 H 2 O) and a reaction temperature of 100 ° C, , And 300 ° C, respectively.

도 8을 참조하면, 불활성 분위기를 이용한 광화학 반응의 경우도 전도체를 활성화 할 수 있으나, 환원성 분위기를 이용한 광활성화 반응은 산소결함의 증가가 주요하게 작용하였고, 전하이동도도 더 증가하여 전도도를 효율적으로 상승시킴을 알 수 있다. 이는 본 발명의 환원성 분위기와 같은 화학적 분위기의 조절이 전기 물성의 향상에 주요하게 작용함을 나타내는 것이다.Referring to FIG. 8, although the photochemical reaction using the inert atmosphere can activate the conductor, the photoactivation reaction using the reducing atmosphere mainly increases the oxygen deficiency and further increases the charge mobility, . ≪ / RTI > This indicates that the control of the chemical atmosphere such as the reducing atmosphere of the present invention plays a major role in improving the electrical properties.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 다만, 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The embodiments of the present invention have been described above. It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention has been presented for illustrative purposes and that those skilled in the art will readily understand that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It will be possible. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 기판
200: 게이트 전극
300: 게이트 절연 층
400: 산화물 채널 층
500: 드레인 전극
600: 소스 전극
100: substrate
200: gate electrode
300: gate insulating layer
400: oxide channel layer
500: drain electrode
600: source electrode

Claims (11)

산화물 박막의 제조방법에 있어서,
산화물 용액을 용액 공정에 의해 기판 상에 산화물 박막으로 형성하는 단계;
상기 형성된 산화물 박막을 열처리하는 단계;
상기 열처리된 산화물 박막에 자외선을 조사하여 용매 휘발 및 산화물 형성을 유도하는 단계;
상기 산화물 형성이 유도된 산화물 박막에 상기 자외선을 조사하여 상기 산화물 박막의 불순물을 제거하는 단계; 및
수소가 혼합한 질소 가스 분위기에서 상기 불순물이 제거된 50℃ 내지 300℃의 저온의 산화물 박막에 파장대역 149 nm 내지 254 nm 의 극자외선을 조사하여 상기 산화물 박막의 산소결함 제어 및 금속 도판트 활성화를 달성하는 단계를 포함하는 산화물 박막의 제조방법.
In the method for producing an oxide thin film,
Forming an oxide solution into an oxide thin film on a substrate by a solution process;
Heat treating the formed oxide thin film;
Irradiating the heat-treated oxide thin film with ultraviolet light to induce solvent volatilization and oxide formation;
Irradiating the oxide thin film on which oxide formation is induced with ultraviolet light to remove impurities of the oxide thin film; And
The oxide thin film at a low temperature of 50 to 300 DEG C in which the impurities are removed in an atmosphere of nitrogen mixed with hydrogen is irradiated with extreme ultraviolet rays having a wavelength band of 149 to 254 nm to control oxygen defects and activation of metal dopants To form an oxide thin film.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자외선은 자외선 영역 또는 극자외선 영역의 파장을 가지며, 100 nm 내지 254 nm인 산화물 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ultraviolet light has a wavelength in an ultraviolet region or an extreme ultraviolet region, and is from 100 nm to 254 nm.
제1항에 있어서,
상기 형성된 산화물 박막을 열처리하는 단계는
상기 산화물 박막을 상온 내지 200℃에서 열처리하는 산화물 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of heat-treating the formed oxide thin film
Wherein the oxide thin film is heat-treated at a temperature ranging from room temperature to 200 占 폚.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 산화물 용액을 용액 공정에 의해 기판 상에 산화물 박막으로 형성하는 단계에서 상기 용액 공정은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 오프셋 프린팅, 리버스 오프셋 프린팅, 그라비어 프린팅 및 롤 프린팅 중 어느 하나를 이용하는 산화물 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the step of forming the oxide solution into an oxide thin film on a substrate by a solution process, the solution process may be performed by using an oxide thin film using any one of spin coating, dip coating, inkjet printing, offset printing, reverse offset printing, gravure printing, ≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 기판은 플라스틱, 종이 및 텍스타일 재질의 기판 중 어느 하나인 산화물 박막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is one of a plastic, a paper, and a substrate of a textile material.
제1항, 제5항, 제6항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 따른 산화물 박막 제조방법에 의해 제조되는 산화물 박막.
An oxide thin film produced by the oxide thin film manufacturing method according to any one of claims 1, 5, 6, 8, and 9.
제1항, 제5항, 제6항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 따른 산화물 박막 제조방법에 의해 제조되는 산화물 박막을 포함하는 전자소자.An electronic device comprising an oxide thin film produced by the oxide thin film manufacturing method according to any one of claims 1, 5, 6, 8, and 9.
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