KR102743089B1 - Electronic device with vertically controlled carrier concentrations and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 전자소자는 기판 상부에 형성된 하부전극과, 하부전극 상부에 형성되고 산소 공공(Oxygen vacancy)의 발생이 억제된 제1 산화물층을 포함하는 산화물 반도체층 및 산화물 반도체층 상부에 형성된 상부전극을 포함한다.The present invention relates to an electronic device and a method for manufacturing the same. According to one embodiment, the electronic device includes a lower electrode formed on an upper portion of a substrate, an oxide semiconductor layer formed on an upper portion of the lower electrode and including a first oxide layer in which the occurrence of oxygen vacancies is suppressed, and an upper electrode formed on an upper portion of the oxide semiconductor layer.
Description
본 발명은 전자소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화물층에서의 산소 공공의 발생을 억제하는 기술적 사상에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a technical idea for suppressing the occurrence of oxygen vacancies in an oxide layer.
현재 전자소자는 기존 실리콘(Si) 기반의 활성층(즉, 채널층) 대체하기 위해, 금속 산화물을 활성층에 적용하는 연구가 지속되고 있다. Research is ongoing to apply metal oxides to the active layer (i.e., channel layer) of current electronic devices to replace the existing silicon (Si)-based active layer.
금속산화물 반도체는 광학적 밴드갭이 크고 오프 전류가 낮으며 전계 효과 이동도가 높아 큰 신호 지연 없이 고해상도의 디스플레이가 가능한 장점이 있어, 디스플레이, 특히 투명 또는 플렉서블 디스플레이용 박막 트랜지스터(TFT)의 활성층에 적용되고 있다.Metal oxide semiconductors have the advantages of a large optical band gap, low off-current, and high field-effect mobility, enabling high-resolution displays without significant signal delay, and are therefore being applied to the active layer of thin film transistors (TFTs) for displays, especially transparent or flexible displays.
특히, 인듐(In) 계 산화물 반도체와 마찬가지로 높은 이동도(mobility) 특성과 넓은 광학 밴드갭(optical band gap)을 갖는 주석 산화물(SnO2)에 대한 관심이 높아지고 있으나, 기존의 실리콘(Si) 기반의 트랜지스터와 비교하였을 때 금속 산화물 기반의 트랜지스터는 연속 동작 바이어스 스트레스(Continuous operation bias stress)에 따른 불안정성이 높다는 문제가 있다. In particular, interest in tin oxide (SnO 2 ), which has high mobility characteristics and a wide optical band gap similar to indium (In) oxide semiconductors, is increasing; however, compared to conventional silicon (Si)-based transistors, metal oxide-based transistors have the problem of high instability due to continuous operation bias stress.
이는, 반도체와 절연체 사이의 계면에 존재하는 트랩 영역 또는 공기 중에서 흡착된 물(H2O) 또는 산소(O2) 분자에서 발생하는 표면 트랩 영역에 의해 야기되며, 이를 해결하기 위해 산소 공공(Oxygen vacancy)의 형성을 억제시키는 도펀트를 첨가하는 기술이 제안된 바 있다.This is caused by trap regions existing at the interface between the semiconductor and the insulator or surface trap regions generated from water ( H2O ) or oxygen ( O2 ) molecules adsorbed in the air, and a technology for adding a dopant that suppresses the formation of oxygen vacancies has been proposed to address this.
그러나, 상술한 기존 기술은 산소 공공 형성의 억제를 통해 소자의 안정성을 향상시킬 수는 있으나, 전계 효과 이동도(Field-effect mobility)의 저하로 인해 소자 성능이 감소한다는 문제가 있다.However, although the above-described existing technology can improve the stability of the device by suppressing the formation of oxygen vacancies, there is a problem in that the device performance decreases due to a decrease in field-effect mobility.
본 발명은 산화물 반도체 기반의 전자소자에서 산소 공공의 발생을 최소화하여 전기적 안정성 문제를 해결할 수 있는 전자소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention aims to provide an electronic device and a manufacturing method thereof capable of solving electrical stability problems by minimizing the occurrence of oxygen vacancies in an oxide semiconductor-based electronic device.
또한, 본 발명은 소자의 전기적 안정성 문제를 야기하는 산화물층의 계면에서만 산소 공공의 발생을 최소화하여 안정성 문제를 해결함과 동시에 고유의 이동도 특성을 최대한 확보할 수 있는 전자소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention aims to provide an electronic device and a method for manufacturing the same, which can solve stability problems by minimizing the occurrence of oxygen vacancies only at the interface of an oxide layer that causes electrical stability problems of the device, while simultaneously securing unique mobility characteristics to the maximum extent possible.
본 발명의 일실시예에 따른 전자소자는 기판 상부에 형성된 하부전극과, 하부전극 상부에 형성되고 산소 공공(Oxygen vacancy)의 발생이 억제된 제1 산화물층을 포함하는 산화물 반도체층 및 산화물 반도체층 상부에 형성된 상부전극을 포함할 수 있다.An electronic device according to one embodiment of the present invention may include a lower electrode formed on an upper portion of a substrate, an oxide semiconductor layer formed on an upper portion of the lower electrode and including a first oxide layer in which the occurrence of oxygen vacancies is suppressed, and an upper electrode formed on an upper portion of the oxide semiconductor layer.
일측에 따르면, 산화물 반도체층은 제2 산화물층을 더 포함하고, 제1 산화물층이 제2 산화물층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. According to one aspect, the oxide semiconductor layer further includes a second oxide layer, and the first oxide layer can be formed on at least one of the upper and lower portions of the second oxide layer.
일측에 따르면, 산화물 반도체층은 제1 산화물층의 증착 시에 기 설정된 금속 물질이 포함된 타겟을 이용하여 증착한 후 열처리 공정을 수행하여 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다.According to one aspect, the oxide semiconductor layer can be deposited using a target containing a preset metal material during deposition of the first oxide layer, and then a heat treatment process can be performed to suppress the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer.
일측에 따르면, 산화물 반도체층은 제1 산화물층의 증착 시에 제1 산화물층에 대응되는 제1 전구체와 기 설정된 금속 물질에 대응되는 제2 전구체의 혼합액에 대한 용액 공정 및 열처리 공정을 수행하여 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다.According to one aspect, the oxide semiconductor layer can suppress the occurrence of oxygen vacancies in the first oxide layer by performing a solution process and a heat treatment process on a mixture of a first precursor corresponding to the first oxide layer and a second precursor corresponding to a preset metal material during deposition of the first oxide layer.
일측에 따르면, 산화물 반도체층은 제1 산화물층 상에 기 설정된 금속 물질에 기반하는 금속층을 형성한 상태에서 열처리 공정을 수행하여 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다. According to one aspect, the oxide semiconductor layer can suppress the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer by performing a heat treatment process in a state where a metal layer based on a preset metal material is formed on the first oxide layer.
일측에 따르면, 제1 산화물층은 열처리 공정을 통해, 금속층을 구성하는 금속 물질이 금속 산화물에 기반하는 아일랜드 구조체로 변화하여, 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다.According to one side, the first oxide layer can suppress the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer by changing the metal material constituting the metal layer into an island structure based on metal oxide through a heat treatment process.
일측에 따르면, 금속층은 0.3 nm 내지 0.9 nm의 두께로 제1 산화물층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.According to one side, the metal layer can be formed on at least one of the upper and lower portions of the first oxide layer with a thickness of 0.3 nm to 0.9 nm.
일측에 따르면, 전자소자는 제1 전극 및 반도체 산화물층 사이에 형성되는 절연층을 더 포함할 수 있다. According to one aspect, the electronic device may further include an insulating layer formed between the first electrode and the semiconductor oxide layer.
일측에 따르면, 상부 전극은 제1 상부 전극 및 제2 상부 전극을 포함할 수 있다. According to one aspect, the upper electrode may include a first upper electrode and a second upper electrode.
본 발명의 일실시예에 따른 전자소자의 제조방법은 기판 상부에 형성된 하부전극을 형성하는 단계와, 하부전극 상부에 산소 공공(Oxygen vacancy)의 발생이 억제된 제1 산화물층을 포함하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계 및 산화물 반도체층 상부에 상부전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method for manufacturing an electronic device according to an embodiment of the present invention may include a step of forming a lower electrode formed on an upper portion of a substrate, a step of forming an oxide semiconductor layer including a first oxide layer in which the occurrence of oxygen vacancies is suppressed on the lower electrode, and a step of forming an upper electrode on the oxide semiconductor layer.
일측에 따르면, 산화물 반도체층은 제2 산화물층을 더 포함하고, 제1 산화물층이 제2 산화물층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.According to one aspect, the oxide semiconductor layer further includes a second oxide layer, and the first oxide layer can be formed on at least one of the upper and lower portions of the second oxide layer.
일측에 따르면, 산화물 반도체층을 형성하는 단계는 제1 산화물층을 제1 반도체층으로 형성하는 단계와, 제1 반도체층 상부에 제2 산화물층을 제2 반도체층으로 형성하는 단계 및 제2 반도체층 상부에 제1 산화물층을 제3 반도체층으로 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one aspect, the step of forming an oxide semiconductor layer may further include a step of forming a first oxide layer as a first semiconductor layer, a step of forming a second oxide layer as a second semiconductor layer on top of the first semiconductor layer, and a step of forming the first oxide layer as a third semiconductor layer on top of the second semiconductor layer.
일측에 따르면, 산화물 반도체층은 제1 산화물층 상에 기 설정된 금속 물질에 기반하는 금속층을 증착한 상태에서 열처리 공정을 수행하면, 금속층을 구성하는 금속 물질이 금속 산화물에 기반하는 아일랜드 구조체로 변화하여, 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다.According to one side, when a heat treatment process is performed on a metal layer based on a preset metal material on a first oxide layer, the metal material constituting the metal layer changes into an island structure based on a metal oxide, thereby suppressing the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer.
일실시예에 따르면, 본 발명은 산화물 반도체 기반의 전자소자에서 산소 공공의 발생을 최소화하여 전기적 안정성 문제를 해결할 수 있다.According to one embodiment, the present invention can solve the electrical stability problem by minimizing the occurrence of oxygen vacancies in an oxide semiconductor-based electronic device.
일실시예에 따르면, 본 발명은 소자의 전기적 안정성 문제를 야기하는 산화물 반도체층의 계면에서만 산소 공공의 발생을 최소화하여 안정성 문제를 해결함과 동시에 고유의 이동도 특성을 최대한 확보할 수 있다.According to one embodiment, the present invention can solve the stability problem by minimizing the occurrence of oxygen vacancies only at the interface of an oxide semiconductor layer that causes an electrical stability problem of a device, while simultaneously securing unique mobility characteristics to the maximum extent.
도 1은 일실시예에 따른 전자소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 전자소자의 GIXRD 분석 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 일실시예에 따른 전자소자의 XPS 스펙트럼 분석 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 일실시예에 따른 전자소자의 SEM 이미지 분석 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 전자소자의 구현예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 일실시예에 따른 전자소자의 NBS 테스트 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 일실시예에 따른 전자소자의 XPS 깊이 프로파일 분석 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 전자소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a drawing for explaining an electronic device according to one embodiment.
FIG. 2 is a drawing for explaining the GIXRD analysis results of an electronic device according to one embodiment.
FIGS. 3A to 3C are drawings for explaining the XPS spectrum analysis results of an electronic device according to one embodiment.
FIGS. 4A and 4B are drawings for explaining the results of SEM image analysis of an electronic device according to one embodiment.
FIG. 5 is a drawing for explaining an implementation example of an electronic device according to one embodiment.
FIGS. 6 and 7 are drawings for explaining the NBS test results of an electronic device according to one embodiment.
FIGS. 8A and 8B are drawings for explaining the results of XPS depth profile analysis of an electronic device according to one embodiment.
Figure 9 is a drawing for explaining a method for manufacturing an electronic device according to one embodiment.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are merely exemplified for the purpose of explaining embodiments according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention can be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described in this specification.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.The embodiments according to the concept of the present invention can have various changes and can have various forms, so the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, but includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Although the terms first or second may be used to describe various components, the components should not be limited by the terms. The terms are only intended to distinguish one component from another, for example, without departing from the scope of the invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When it is said that an element is "connected" or "connected" to another element, it should be understood that it may be directly connected or connected to that other element, but that there may be other elements in between. On the other hand, when it is said that an element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between elements, such as "between" and "directly between" or "directly adjacent to", should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a stated feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof, but should be understood to not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries, such as those defined in common usage, should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning they have in the context of the relevant art, and will not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined herein.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the scope of the patent application is not limited or restricted by these embodiments. The same reference numerals presented in each drawing represent the same components.
도 1은 일실시예에 따른 전자소자를 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a drawing for explaining an electronic device according to one embodiment.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 전자소자(100)는 산소 공공의 발생을 최소화하여 전기적 안정성 문제를 해결할 수 있다. Referring to FIG. 1, an electronic device (100) according to one embodiment can solve an electrical stability problem by minimizing the occurrence of oxygen vacancies.
또한, 전자소자(100)는 전기적 안정성 문제를 야기하는 산화물층의 계면에서만 산소 공공의 발생을 최소화하여 안정성 문제를 해결함과 동시에 고유의 이동도 특성을 최대한 확보할 수 있다. In addition, the electronic device (100) can solve the stability problem by minimizing the occurrence of oxygen vacancies only at the interface of the oxide layer that causes electrical stability problems, while simultaneously securing unique mobility characteristics to the maximum extent.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 전자소자(100)를 박막 트랜지스터로 예시하나, 일실시예에 따른 전자소자(100)는 이에 한정되지 않고, 산화물 반도체에 기반하는 모든 전자소자에 적용 가능하다.Hereinafter, for convenience of explanation, the electronic device (100) is exemplified as a thin film transistor, but the electronic device (100) according to one embodiment is not limited thereto and can be applied to all electronic devices based on oxide semiconductors.
이를 위해, 전자소자(100)는 기판(110) 상부에 형성된 하부전극(120), 하부전극(120)의 상부에 형성되는 산화물 반도체층(130) 및 산화물 반도체층(130) 상부에 형성되는 상부전극(140-1, 140-2)을 포함할 수 있으며, 여기서 산화물 반도체층(130)은 산소 공공(Oxygen vacancy)의 발생이 억제된 제1 산화물층(130-1, 130-3)을 포함할 수 있다. To this end, the electronic device (100) may include a lower electrode (120) formed on an upper portion of a substrate (110), an oxide semiconductor layer (130) formed on an upper portion of the lower electrode (120), and an upper electrode (140-1, 140-2) formed on an upper portion of the oxide semiconductor layer (130), wherein the oxide semiconductor layer (130) may include a first oxide layer (130-1, 130-3) in which the occurrence of oxygen vacancies is suppressed.
일측에 따르면, 전자소자(100)는 제1 전극(120)과 반도체 산화물층(130) 사이에 형성되는 절연층(150)을 더 포함할 수 있다. According to one aspect, the electronic device (100) may further include an insulating layer (150) formed between the first electrode (120) and the semiconductor oxide layer (130).
또한, 상부전극(140-1, 140-2)은 제1 상부 전극(140-1) 및 제2 상부 전극(140-2)을 포함할 수 있다. Additionally, the upper electrode (140-1, 140-2) may include a first upper electrode (140-1) and a second upper electrode (140-2).
구체적으로, 전자소자(100)가 트랜지스터인 경우, 하부 전극(120)은 게이트 전극이고, 절연층(150)은 게이트 절연층이며, 제1 상부 전극(140-1) 및 제2 상부 전극(140-2) 각각은 소스 전극 및 드레인 전극일 수 있다. Specifically, when the electronic device (100) is a transistor, the lower electrode (120) may be a gate electrode, the insulating layer (150) may be a gate insulating layer, and the first upper electrode (140-1) and the second upper electrode (140-2) may be a source electrode and a drain electrode, respectively.
또한, 하부 전극(120), 제1 상부 전극(140-1) 및 제2 상부 전극(140-2) 각각은 기 공지된 전극 물질 및 공정 방법을 통해 형성될 수 있다.Additionally, each of the lower electrode (120), the first upper electrode (140-1), and the second upper electrode (140-2) can be formed using known electrode materials and process methods.
일측에 따르면, 산화물 반도체층(130)은 제1 산화물층(130-1, 130-3)의 증착 시에 기 설정된 금속 물질이 포함된 타겟을 이용하여 증착한 후 열처리 공정을 수행하여 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다. According to one side, the oxide semiconductor layer (130) can be deposited using a target containing a preset metal material during deposition of the first oxide layer (130-1, 130-3) and then a heat treatment process can be performed to suppress the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer.
또한, 산화물 반도체층(130)은 제1 산화물층(130-1, 130-3)의 증착 시에 제1 산화물층(130-1, 130-3)에 대응되는 제1 전구체와 기 설정된 금속 물질에 대응되는 제2 전구체의 혼합액에 대한 용액 공정 및 열처리 공정을 수행하여 제1 산화물층(130-1, 130-3) 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다. In addition, the oxide semiconductor layer (130) can suppress the occurrence of oxygen vacancies in the first oxide layer (130-1, 130-3) by performing a solution process and a heat treatment process on a mixture of a first precursor corresponding to the first oxide layer (130-1, 130-3) and a second precursor corresponding to a preset metal material during deposition of the first oxide layer (130-1, 130-3).
예를 들면, 기 설정된 금속 물질은 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf) 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.For example, the preset metal material may include at least one metal among aluminum (Al), zirconium (Zr), and hafnium (Hf).
한편, 산화물 반도체층(130)은 제1 산화물층(130-1, 130-3) 상에 기 설정된 금속 물질에 기반하는 금속층을 증착한 상태에서 열처리 공정을 수행하여 제1 산화물층(130-1, 130-3) 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수도 있다. Meanwhile, the oxide semiconductor layer (130) can suppress the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer (130-1, 130-3) by performing a heat treatment process while depositing a metal layer based on a preset metal material on the first oxide layer (130-1, 130-3).
다시 말해, 제1 산화물층(130-1, 130-3)은 산화물 반도체 내에서 산소 공공의 발생을 억제할 수 있는 금속층을 형성한 후, 추가적인 열처리를 진행하여 열처리 과정에서 확산 및 도핑 과정을 야기시켜, 반도체 산화물 내의 산소 공공의 형성을 억제할 수 있다. In other words, the first oxide layer (130-1, 130-3) forms a metal layer capable of suppressing the occurrence of oxygen vacancies within the oxide semiconductor, and then performs additional heat treatment to cause diffusion and doping processes during the heat treatment process, thereby suppressing the formation of oxygen vacancies within the semiconductor oxide.
구체적으로, 제1 산화물층(130-1, 130-3)은 열처리 공정을 통해, 금속층을 구성하는 금속 물질이 금속 산화물에 기반하는 아일랜드 구조체로 변화하여, 제1 산화물층(130-1, 130-3) 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다. Specifically, the first oxide layer (130-1, 130-3) can suppress the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer (130-1, 130-3) by changing the metal material constituting the metal layer into an island structure based on metal oxide through a heat treatment process.
예를 들면, 제1 산화물층(130-1, 130-3)은 5분 내지 40분 동안의 추가적인 열처리 과정이 수행될 수 있으며, 바람직하게는 400 °C 내지 600 °C의 온도에서 20분 동안 추가적인 열처리 과정이 수행될 수 있다.For example, the first oxide layer (130-1, 130-3) may be subjected to an additional heat treatment process for 5 to 40 minutes, preferably, an additional heat treatment process may be performed at a temperature of 400 °C to 600 °C for 20 minutes.
일측에 따르면, 산화물 반도체층(130)은 제2 산화물층(130-2)을 더 포함하고, 금속층이 형성된 제1 산화물층(130-1, 130-3)이 제2 산화물층(130-2)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 다시 말해, 도 1에서는 제1 산화물층(130-1, 130-3)이 제2 산화물층(130-2) 상부 및 하부에 모두 배치되는 실시예를 예시하나, 일실시예에 따른 제1 산화물층(130-1, 130-3)은 이에 한정되지 않고, 도면부호 130-1 또는 130-2 중 어느 하나의 제1 산화물층만 구비될 수도 있다.According to one aspect, the oxide semiconductor layer (130) further includes a second oxide layer (130-2), and a first oxide layer (130-1, 130-3) on which a metal layer is formed may be formed on at least one of the upper and lower portions of the second oxide layer (130-2). In other words, although FIG. 1 exemplifies an embodiment in which the first oxide layers (130-1, 130-3) are disposed both on the upper and lower portions of the second oxide layer (130-2), the first oxide layers (130-1, 130-3) according to one embodiment are not limited thereto, and only one of the first oxide layers of the drawing reference numerals 130-1 or 130-2 may be provided.
예를 들면, 금속층은 0.3 nm 내지 0.9 nm의 두께로 제1 산화물층(130-1, 130-3)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성되는 금속 초박막층일 수 있다. For example, the metal layer may be a metal ultra-thin film layer formed on at least one of the upper and lower portions of the first oxide layer (130-1, 130-3) with a thickness of 0.3 nm to 0.9 nm.
또한, 제1 산화물층(130-1, 130-3) 및 제2 산화물층(130-2) 중 적어도 하나의 산화물층은 주석(Sn), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr) 및 하프늄(Hf) 중 적어도 하나의 금속에 기초하는 산화물층일 수 있으며, 금속층은 알루미늄(Al) 층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, at least one of the first oxide layer (130-1, 130-3) and the second oxide layer (130-2) may be an oxide layer based on at least one metal among tin (Sn), aluminum (Al), zirconium (Zr), and hafnium (Hf), and the metal layer may be an aluminum (Al) layer, but is not limited thereto.
다시 말해, 제1 산화물층(130-1, 130-3)은 금속층의 형성 및 추가적인 열처리 공정을 통해 산소 공공의 발생이 최소화된 산소 공공 저감층(Oxygen vacancy less layer)일 수 있으며, 제2 산화물층(130-2)은 일반적인 반도체 산화물 층일 수 있다. In other words, the first oxide layer (130-1, 130-3) may be an oxygen vacancy less layer in which the occurrence of oxygen vacancies is minimized through the formation of a metal layer and an additional heat treatment process, and the second oxide layer (130-2) may be a general semiconductor oxide layer.
구체적으로, 산화물 반도체층(130)은 솔-겔(Sol-gel), 슬릿-다이(slit-die), 프린팅(printing), 스핀 코팅(Spin-coating), 원자층 증착(Atomic layer deposition; ALD), PECVD(Plasma-enhanced chemical vapor deposition), 스퍼터링(Sputtering), 열 증착(Thermal evaporation) 및 E-빔 증착(E-beam evaporation) 중 적어도 하나의 방법을 통해 형성될 수 있으며, 공정 조건(열처리 / 증착의 Ambient, 온도, 증착 속도 및 박막의 두께 등)에 따라 산소 공공의 농도가 제어될 수 있다. Specifically, the oxide semiconductor layer (130) can be formed by at least one of sol-gel, slit-die, printing, spin-coating, atomic layer deposition (ALD), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), sputtering, thermal evaporation, and E-beam evaporation, and the concentration of oxygen vacancies can be controlled depending on process conditions (ambient heat treatment/deposition, temperature, deposition speed, and thickness of the thin film, etc.).
즉, 본 발명은 상술한 공정 조건을 산소 공공이 덜 생기는 기 설정된 제1 조건으로 제어하여 제1 산화물층(130-1, 130-3)(즉, 산소 공공 저감층)을 형성하고, 상술한 공정 조건을 산소 공공이 많이 생기는 기 설정된 제2 조건으로 제어하여 제2 산화물층(130-2)(즉, 일반적인 반도체 산화물층)을 형성할 수 있다.That is, the present invention controls the above-described process conditions to a preset first condition in which less oxygen vacancies are generated, thereby forming a first oxide layer (130-1, 130-3) (i.e., an oxygen vacancy reduction layer), and controls the above-described process conditions to a preset second condition in which many oxygen vacancies are generated, thereby forming a second oxide layer (130-2) (i.e., a general semiconductor oxide layer).
한편, 산화물 반도체층(130)의 형성 공정에서 제1 산화물층(130-1, 130-3)은 2개의 소스(원 산화물)와 산소 공공의 형성 억제를 위한 다른 산화물 소스를 이용하여 형성되고, 제2 산화물층(130-2)은 2개의 소스(원 산화물)만을 이용하여 형성될 수 있으며, 이를 통해 산화물 반도체층(130)은 수직적으로 프로파일(Profile)이 다르게 형성될 수 있다. Meanwhile, in the process of forming the oxide semiconductor layer (130), the first oxide layer (130-1, 130-3) is formed using two sources (original oxides) and another oxide source for suppressing the formation of oxygen vacancies, and the second oxide layer (130-2) can be formed using only two sources (original oxides), through which the oxide semiconductor layer (130) can be formed with a different vertical profile.
도 2는 일실시예에 따른 전자소자의 GIXRD 분석 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a drawing for explaining the GIXRD analysis results of an electronic device according to one embodiment.
도 2를 참조하면, 도면부호 200은 일반적인 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 산화물층(Pristine)과, 주석 산화물(SnO2) 상에 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 상태에서 각각 5분, 20분 및 40분 동안 열처리를 하여 알루미늄(Al) 아일랜드 구조체가 형성된 산화물층(Al+5 min, Al+20 min, Al+40 min)(즉, 금속층이 형성된 제1 산화물층)의 GIXRD(Grazing incidence x-ray diffraction) 분석 결과를 예시한다. Referring to FIG. 2, the reference numeral 200 illustrates the results of the GIXRD (Grazing incidence x-ray diffraction) analysis of an oxide layer (Pristine) based on general tin oxide (SnO 2 ) and an oxide layer (Al+5 min, Al+20 min, Al+40 min) in which an aluminum (Al) island structure is formed by forming an ultra-thin aluminum (Al) film layer on tin oxide (SnO 2 ) and heat-treating for 5 minutes, 20 minutes, and 40 minutes, respectively (i.e., the first oxide layer on which a metal layer is formed).
구체적으로, 도면부호 200의 (a)는 제1 산화물층, 즉 주석 산화물(SnO2)의 (110) 격자 평면에 대한 GIXRD 스펙트럼의 분석 결과를 예시하고, 도면부호 200의 (b)는 주석 산화물(SnO2)의 (110) 격자 평면에 대한 GIXRD 패턴의 분석 결과를 예시한다. Specifically, (a) of the drawing symbol 200 illustrates the analysis result of a GIXRD spectrum for the (110) lattice plane of the first oxide layer, i.e., tin oxide (SnO 2 ), and (b) of the drawing symbol 200 illustrates the analysis result of a GIXRD pattern for the (110) lattice plane of tin oxide (SnO 2 ).
도면부호 200의 (a) 및 (b)에 따르면, 일실시예에 따른 제1 산화물층은 알루미늄(Al) 초박막층이 주석 산화물(SnO2)에 증착되었지만, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 산화물(Al2O3)에 따른 XRD 피크는 관찰되지 않았으며, 2θ = 26.61°, 33.89°, 37.95°, 51.78° 및 54.75° 각각에서 회절 피크는 주석 산화물(SnO2)의 (110), (101), (200), (211) 및 (220) 평면에 대응되는 것으로 나타났다. According to (a) and (b) of the drawing symbol 200, the first oxide layer according to one embodiment was an aluminum (Al) ultra-thin film layer deposited on tin oxide (SnO 2 ), but XRD peaks according to aluminum (Al) or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) were not observed, and the diffraction peaks at 2θ = 26.61°, 33.89°, 37.95°, 51.78°, and 54.75°, respectively, were found to correspond to the (110), (101), (200), (211), and (220) planes of tin oxide (SnO 2 ).
또한, 주석 산화물(SnO2)의 (110) 피크는 모든 평면 피크 중에 반치폭(FWHM)이 가장 낮은 것으로 분석되었으며, 이는 주석 산화물(SnO2) 결정이 초기에 (110) 평면에서 성장했음을 의미한다. Additionally, the (110) peak of tin oxide (SnO 2 ) was analyzed to have the lowest full width at half maximum (FWHM) among all the plane peaks, which means that the tin oxide (SnO 2 ) crystals were initially grown on the (110) plane.
한편, 주석 산화물(SnO2)의 결정자의 크기는 (110) 피크와 함께 Scherrer 방정식을 통해 도출될 수 있다. 구체적으로, 알루미늄(Al) 초박막층이 없는 경우(Pristine)와, 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 후 5분, 20분 및 40분 동안 열처리한 경우(Al + 5 min, Al + 20 min, Al + 40 min)에 주석 산화물(SnO2)의 결정자의 크기는 7.16 nm, 7.85 nm, 7.23 nm 및 7.10 nm로 도출되었다. Meanwhile, the crystallite size of tin oxide (SnO 2 ) can be derived from the Scherrer equation together with the (110) peak. Specifically, the crystallite sizes of tin oxide (SnO 2 ) were derived as 7.16 nm, 7.85 nm, 7.23 nm, and 7.10 nm when there was no aluminum (Al) ultra-thin film layer (Pristine) and when the aluminum ( Al ) ultra-thin film was formed and then heat-treated for 5 min, 20 min, and 40 min (Al + 5 min, Al + 20 min, Al + 40 min).
또한, 주석 산화물(SnO2)의 (110) 피크의 반치폭(FWHM)은 알루미늄(Al) 초박막층의 증착 후 열처리 시간이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. Additionally, the full width at half maximum (FWHM) of the (110) peak of tin oxide (SnO 2 ) was found to increase as the heat treatment time after deposition of the aluminum (Al) ultra-thin film layer increased.
도 3a 내지 도 3c는 일실시예에 따른 전자소자의 XPS 스펙트럼 분석 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 3A to 3C are drawings for explaining the XPS spectrum analysis results of an electronic device according to one embodiment.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 도 3a 내지 도 3c는 알루미늄(Al) 초박막층이 형성되지 않은 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 산화물층과 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 상태에서 각각 5분, 20분 및 40분 동안 열처리를 하여 알루미늄(Al) 아일랜드 구조체가 형성된 산화물층(즉, 금속층이 형성된 제1 산화물층) 각각의 XPS 스펙트럼 분석 결과를 예시한다. Referring to FIGS. 3a to 3c, FIGS. 3a to 3c illustrate the XPS spectrum analysis results of each of an oxide layer based on tin oxide (SnO 2 ) on which an aluminum (Al) ultra-thin film layer is not formed and an oxide layer on which an aluminum (Al) ultra-thin film layer is formed (i.e., a first oxide layer on which a metal layer is formed) on which an aluminum (Al) island structure is formed by heat-treating for 5 minutes, 20 minutes, and 40 minutes, respectively.
구체적으로, 도면부호 310의 (a) 내지 (d)는 Al 2p의 XPS 스펙트럼 분석 결과를 예시하고, 도면부호 320의 (a) 내지 (d)는 Sn 3d5 /2의 XPS 스펙트럼 분석 결과를 예시하며, 도면부호 330의 (a) 내지 (d)는 O 1s의 XPS 스펙트럼 분석 결과를 예시한다. Specifically, (a) to (d) of the
도면부호 310의 (a) 내지 (d)에 따르면, 일실시예에 따른 제1 산화물층은 알루미늄(Al) 초박막층이 증착되었기 때문에 72.7eV의 금속성 알루미늄(Al) 피크는 관찰되지 않았으며, 추가적인 열처리 공정을 거친 후에야 73.4eV의 알루미늄 산화물(Al2O3)의 피크가 관찰되어 알루미늄 산화물(Al2O3)이 성공적으로 형성되었으며 추가적인 열처리 공정을 통해 나머지 알루미늄(Al) 원소가 알루미늄 산화물(Al2O3) 박막 내부로 충분히 도핑되었음을 확인할 수 있다. According to (a) to (d) of the
다시 말해, 증착된 알루미늄(Al) 초박막층의 일부는 추가적인 열처리 공정에서 산화되어 알루미늄 산화물(Al2O3)로 전환되고, 나머지는 주석 산화물(SnO2)의 내부에서 Al3 + 도펀트 소스로 동시에 기능할 수 있으며, 다만 GIXRD 데이터에서는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al) 관련 피크가 관찰되지 않았는데, 이는 형성된 알루미늄 산화물(Al2O3)이 비정질 상태이거나 너무 얇아서 감지할 수 없음을 의미한다. In other words, a part of the deposited aluminum (Al) ultra-thin film is oxidized and converted to aluminum oxide (Al 2 O 3 ) during the additional heat treatment process, and the rest can simultaneously function as an Al 3 + dopant source inside tin oxide (SnO 2 ). However, no aluminum (Al) or aluminum (Al) related peaks were observed in the GIXRD data, which means that the formed aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is in an amorphous state or is too thin to be detected.
도면부호 320의 (a) 내지 (d)에 따르면, 알루미늄(Al) 초박막층을 증착한 이후 Sn4 + 이온의 상대적인 피크 면적은 추가적인 열처리 공정의 시간이 증가함에 따라 83.5%에서 57.0%로 감소하는 것으로 나타났으며, 이로 인해 캐리어의 수가 감소하고 n형 반도체의 특성이 약해졌으며, 이는 열처리 시간이 증가함에 따라 산소 공공의 형성이 더욱 억제됨을 의미한다. According to (a) to (d) of the
도면부호 330의 (a) 내지 (d)에 따르면, O 1s 스펙트럼은 529.9 eV, 531 eV 및 532.4 eV 각각에서 금속 산화물 격자(metaloxide lattice) (LO), VO 및 -OH에 포함된 산소에 대응되는 세 가지 구성을 나타낸다. According to (a) to (d) of the
알루미늄(Al) 초박막층이 증착되지 않은 주석 산화물(SnO2)과 비교하였을 때, 알루미늄(Al) 초박막층을 증착한 후 추가적인 열처리 공정이 진행된 주석 산화물(SnO2)의 VO의 상대적인 피크 면적은 열처리 시간이 증가함에 따라 28.73%에서 17.41%로 감소한 반면, LO의 상대적인 피크 면적은 32.63%에서 41.22%로 증가한 것으로 나타났다. Compared with tin oxide (SnO 2 ) without an aluminum (Al) ultra-thin film layer, the relative peak area of VO of tin oxide (SnO 2 ) that was additionally heat treated after depositing an aluminum (Al) ultra-thin film layer decreased from 28.73% to 17.41% with increasing heat treatment time, whereas the relative peak area of LO increased from 32.63% to 41.22%.
즉, 증착된 알루미늄(Al) 초박막층은 완전히 알루미늄 산화물(Al2O3)로 변환되었으며, 부분적으로 확산된 Al3 + 이온은 V2O 형성을 효과적으로 억제하는 것으로 나타났다. That is, the deposited aluminum (Al) ultra-thin film layer was completely converted to aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the partially diffused Al 3 + ions were found to effectively suppress the formation of V2O.
Al(1.5)과 O(3.5) 사이의 전기음성도 차이는 알루미늄(Al)과 Sn(1.8) 사이의 전기음성도 차이보다 더 커서 Al3 + 이온이 Sn4 + 이온보다 O2- 이온과 더 강한 결합을 갖도록 제어되며, 첨가된 알루미늄(Al)은 산소 공공의 수를 성공적으로 감소 시키는 것으로 나타났다. The electronegativity difference between Al(1.5) and O(3.5) is larger than that between aluminum (Al) and Sn(1.8), which controls the Al3 + ion to have a stronger bond with O2- ion than Sn4 + ion, and the added aluminum (Al) was found to successfully reduce the number of oxygen vacancies.
도 4a 및 도 4b는 일실시예에 따른 전자소자의 SEM 이미지 분석 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 4A and 4B are drawings for explaining the results of SEM image analysis of an electronic device according to one embodiment.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도면부호 410의 (a) 내지 (d)는 알루미늄(Al) 초박막층이 형성되지 않은 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 산화물층(도면부호 410의 (a))과 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 상태에서 각각 5분, 20분 및 40분 동안 열처리를 하여 알루미늄(Al) 아일랜드 구조체가 형성된 산화물층(즉, 금속층이 형성된 제1 산화물층)(도면부호 410의 (b) 내지 (d)) 각각의 SEM 이미지를 예시한다.Referring to FIGS. 4a and 4b, (a) to (d) of the drawing reference numeral 410 illustrate SEM images of an oxide layer based on tin oxide (SnO 2 ) on which an aluminum (Al) ultra-thin film layer is not formed ((a) of the drawing reference numeral 410) and an oxide layer on which an aluminum (Al) island structure is formed by heat-treating for 5 minutes, 20 minutes, and 40 minutes, respectively, while forming an aluminum (Al) ultra-thin film layer (i.e., a first oxide layer on which a metal layer is formed) ((b) to (d) of the drawing reference numeral 410).
또한, 도면부호 420의 (a) 내지 (d)는 도면부호 410의 (a) 내지 (d) 각각의 산화물층에 대한 드레인 전류-드레인 전압(ID-VD)의 분석 결과를 예시한다. In addition, (a) to (d) of the
도면부호 410의 (a) 내지 (d)에 따르면, 알루미늄(Al) 초박막층이 형성된 후 추가적인 열처리 공정이 수행된 주석 산화물(SnO2)의 표면에는 알루미늄 산화물(Al2O3)에 기초하는 아일랜드 구조체가 관찰되었으며, 열처리 시간이 증가함에 따라 아일랜드 구조체의 크기는 10 nm에서 30 nm로 증가하는 것으로 나타났다. According to (a) to (d) of the drawing symbol 410, on the surface of tin oxide (SnO 2 ) on which an additional heat treatment process was performed after the aluminum (Al) ultra-thin film layer was formed, an island structure based on aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was observed, and the size of the island structure was found to increase from 10 nm to 30 nm as the heat treatment time increased.
또한, 열처리 시간이 증가함에 따라 표면에서의 입자의 용해 현상으로 인해, 아일랜드 구조체의 조각화 현상이 관찰되었다. Additionally, as the heat treatment time increased, fragmentation of the island structure was observed due to dissolution of particles on the surface.
도면부호 420의 (a) 내지 (d)에 따르면, 일실시예에 따른 전자소자를 트랜지스터로 구현한 경우, 드레인 전류(ID)는 -30.0 V 내지 +30.0 V의 게이트 전압에서 측정되고, 드레인 전압(VD)은 + 30.0 V로 고정되었으며, 트랜지스터는 n형 반도체로 기능하였다. According to (a) to (d) of the
구체적으로, 일실시예에 따른 전자소자의 드레인 전류-드레인 전압(ID-VD)은 낮은 드레인 전압(VD)의 영역에서 완벽한 선형 곡선을 나타내지 않았으며, 이는 주선 산화물(SnO2) 기반의 활성층과 금(Au) 전극(즉, 드레인 전극) 사이에 오믹 접촉이 아닌 쇼트키 장벽이 형성되었음을 의미하며, 여기서 쇼트키 장벽의 형성은 금(Au) 전극과 산화물 반도체의 일함수의 차이에 기인한다. Specifically, the drain current-drain voltage (I D -V D ) of the electronic device according to one embodiment did not exhibit a perfect linear curve in the region of low drain voltage (V D ), which means that a Schottky barrier, rather than an ohmic contact, was formed between the active layer based on the main oxide (SnO 2 ) and the gold (Au) electrode (i.e., the drain electrode), and here, the formation of the Schottky barrier is due to the difference in work functions of the gold (Au) electrode and the oxide semiconductor.
도 5는 일실시예에 따른 전자소자의 구현예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a drawing for explaining an implementation example of an electronic device according to one embodiment.
도 5를 참조하면, 도면부호 500의 (a)는 솔-겔(Sol-gel)법으로 형성된 주석 산화물(SnO2) 기반의 박막 트랜지스터(TFT), 즉 일실시예에 따른 전자소자를 예시하며, 여기서 삽입도는 주석 산화물(SnO2)의 SEM 이미지를 예시한다.Referring to FIG. 5, (a) of the
또한, 도면부호 500의 (b)는 추가적인 열처리 시간에 따른 도면부호 500의 (a)의 전자 소자의 알루미늄(Al) 초박막층이 증착된 주석 산화물(SnO2)의 드레인 전류-게이트 전압(ID-VG)의 분석 결과를 예시한다. In addition, (b) of the
도면부호 500의 (a) 및 (b)에 따르면, 알루미늄(Al) 초박막층이 없는 경우(Pristine)와, 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 후 5분, 20분 및 40분 동안 열처리한 경우(Al + 5 min, Al + 20 min, Al + 40 min)에 주석 산화물(SnO2) 기반 박막 트랜지스터의 전계 효과 이동도(Field-effect mobility)는 각각 8.77 cm2/Vs, 8.07 cm2/Vs, 8.49 cm2/Vs 및 8.49 cm2/Vs으로 도출되었으며, SS(Subthreshold Swing) 값은 1.3 V/decade, 3.1 V/decade, 1.63 V/decade 및 1.27 V/decade으로 도출되었다. According to (a) and (b) of the
도 6 및 도 7은 일실시예에 따른 전자소자의 NBS 테스트 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 6 and 7 are drawings for explaining the NBS test results of an electronic device according to one embodiment.
도 6 및 도 7을 참조하면, 도면부호 600의 (a) 내지 (d)는 알루미늄(Al) 초박막층이 형성되지 않은 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 박막 트랜지스터(Pristine)와, 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 상태에서 각각 5분, 20분 및 40분 동안 열처리를 하여 알루미늄(Al) 아일랜드 구조체가 형성된 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 박막 트랜지스터(Al + 5 min, Al + 20 min, Al + 40 min)(즉, 일실시예에 따른 전자소자)에 대한 NBS(negative bias stress) 테스트 과정에서 도출된 드레인 전류-게이트 전압(ID-VG)의 분석 결과를 예시한다.Referring to FIGS. 6 and 7, (a) to (d) of the
또한, 도면부호 700의 (a) 및 (b)는 초박막층이 형성되지 않은 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 박막 트랜지스터(Pristine)와, 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 상태에서 각각 5분, 20분 및 40분 동안 열처리를 하여 알루미늄(Al) 아일랜드 구조체가 형성된 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 박막 트랜지스터(Al + 5 min, Al + 20 min, Al + 40 min)(즉, 일실시예에 따른 전자소자)에 대한 NBS 테스트 과정에서 도출된 전계 효과 이동도(Mobility) 및 문턱 전압(Vth)의 분석 결과를 예시한다. In addition, (a) and (b) of the
구체적으로, 알루미늄(Al) 초박막층이 없는 경우(Pristine)와, 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 후 5분, 20분 및 40분 동안 열처리한 경우(Al + 5 min, Al + 20 min, Al + 40 min)에 주석 산화물(SnO2) 기반 박막 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)의 쉬프트 값은 -21.99 V, -5.08 V, -3.84 V 및 -4.50 V으로 나타났다. Specifically, the shift values of the threshold voltage (V th ) of tin oxide (SnO 2 )-based thin film transistors were -21.99 V, -5.08 V, -3.84 V, and -4.50 V when there was no aluminum (Al) ultra-thin film layer ( Pristine ) and when an aluminum ( Al ) ultra-thin film was formed and then heat-treated for 5, 20, and 40 minutes (Al + 5 min, Al + 20 min, Al + 40 min).
즉, 20분 동안 추가적인 열처리 공정이 수행된 박막 트랜지스터는 높은 전계 효과 이동도(Mobility)와, 문턱 전압(Vth)의 쉬프트 특성에서 최상의 결과를 보이는 것으로 나타났다. That is, the thin film transistor that underwent an additional heat treatment process for 20 minutes showed the best results in terms of high field-effect mobility and threshold voltage (V th ) shift characteristics.
앞서 설명한 바와 같이, 금속 산화물 기반의 전자소자의 NBS 불안정성은 주로 반도체-절연체 계면에서 반도체 내부의 결함 사이트 또는 후면 채널 표면에서 흡수된 물(H2O) 분자에 의해 야기되며, XPS 데이터에 따르면 일실시예에 따른 전자소자는 알루미늄(Al) 도펀트 소스로 기능하는 알루미늄(Al) 초박막층을 증착됨에 따라 박막의 표면 산소 공공의 수가 감소하는 것으로 나타났으며, 이를 통해 원치않는 트랩 및 디트랩 반응을 최소화하여 개선된 바이어스 스트레스 안정성(Bias stress stability) 특성을 도출할 수 있다. As described above, the NBS instability of metal oxide-based electronic devices is mainly caused by water ( H2O ) molecules absorbed from defect sites inside the semiconductor or the back-channel surface at the semiconductor-insulator interface, and XPS data show that the electronic devices according to one embodiment exhibit a decrease in the number of surface oxygen vacancies in the thin film as the aluminum (Al) ultra-thin film layer functioning as an aluminum (Al) dopant source is deposited, thereby minimizing unwanted trap and detrap reactions, thereby deriving improved bias stress stability characteristics.
도 8a 및 도 8b는 일실시예에 따른 전자소자의 XPS 깊이 프로파일 분석 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 8A and 8B are drawings for explaining the results of XPS depth profile analysis of an electronic device according to one embodiment.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 알루미늄(Al) 초박막층이 형성되지 않은 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 박막 트랜지스터(Pristine)와, 알루미늄(Al) 초박막층을 형성한 상태에서 20분 동안 열처리를 하여 알루미늄(Al) 아일랜드 구조체가 형성된 주석 산화물(SnO2)에 기초하는 박막 트랜지스터(Al+20 min)의 XPS 깊이 프로파일 분석 결과를 예시한다.Referring to FIGS. 8a and 8b, the XPS depth profile analysis results of a thin film transistor (Pristine) based on tin oxide (SnO 2 ) on which an aluminum (Al) ultra-thin film layer is not formed and a thin film transistor (Al+20 min) based on tin oxide (SnO 2 ) on which an aluminum (Al) island structure is formed by heat treatment for 20 minutes in a state where an aluminum (Al) ultra-thin film layer is formed are exemplified.
구체적으로, 도면부호 810의 (a) 및 (b)는 Al 2p에 대한 분석 결과를 예시하고, 도면부호 810의 (c) 및 (d)는 Sn 3d5 / 2에 대한 분석 결과를 예시하며, 도면부호 810의 (e) 및 (f)는 O 1s에 대한 분석 결과를 예시한다. 또한, 도면부호 820의 (a) 및 (b)는 O 1s 및 Sn 3d5 / 2에 대한 요약된 분석 결과를 예시한다. Specifically, (a) and (b) of the
구체적으로, Al 2p 피크가 관찰되지 않는 박막 트랜지스터(Pristine)와는 달리 알루미늄(Al) 초박막층이 형성된 박막 트랜지스터(Al+20 min)는 73.4 eV에서 하나의 알루미늄 산화물(Al2O3) 피크를 나타내는 것으로 분석되었으며, 표면에서 멀어질수록 피크 강도가 감소하는 것으로 나타났다. Specifically, unlike the thin film transistor (Pristine) in which no
또한, 알루미늄(Al) 초박막층이 형성된 박막 트랜지스터(Al+20 min)에서 Sn4 + 이온과 관련된 캐리어 농도의 상대적인 피크 면적은 표면에서 더 멀리 떨어져 있고 반도체-절연체 계면에 더 가까운 영역에서 증가하는 것으로 나타났다. Additionally, in the thin film transistors (Al+20 min) on which an aluminum (Al) ultrathin film layer was formed, the relative peak area of the carrier concentration associated with Sn4 + ions was found to increase in the region farther from the surface and closer to the semiconductor-insulator interface.
한편, 산소 공공은 전체 주석 산화물(SnO2) 반도체가 아닌 표면 영역에서만 감소하는 것으로 나타났다. Meanwhile, oxygen vacancies were found to decrease only in the surface region and not in the entire tin oxide (SnO 2 ) semiconductor.
즉, 일실시예에 따른 전자소자는 알루미늄(Al) 초박막층을 증착하고, 추가적인 열처리 공정을 수행함으로써, 산소 공공의 형성을 효과적으로 억제하고 표면의 산소 공공의 농도를 감소시킬 수 있지만 금속 산화물의 전체 영역에서 산소 공공을 감소시키지는 않는 것으로 나타났다. That is, the electronic device according to one embodiment can effectively suppress the formation of oxygen vacancies and reduce the concentration of oxygen vacancies on the surface by depositing an ultra-thin aluminum (Al) film layer and performing an additional heat treatment process, but it was found that the oxygen vacancies were not reduced in the entire area of the metal oxide.
또한, 일실시예에 따른 전자소자는 공핍 영역과 유사한 VO(Oxygen-vacancy)-less 영역을 형성하여 이러한 VO-less 영역 하에서 캐리어 수송이 일어났으며, 이러한 프로세스는 물(H2O) 또는 산소(O2) 분자에서 발생하는 바이어스 스트레스 불안정성을 초래하는 박막 트랜지스터의 후면 채널 표면에서 트랩 및 디트랩 이벤트의 발생을 최소화하는데 기여할 수 있다. In addition, the electronic device according to one embodiment forms an oxygen-vacancy (VO)-less region similar to a depletion region, and carrier transport occurs under this VO-less region, and this process can contribute to minimizing the occurrence of trap and detrap events at the back channel surface of the thin film transistor that cause bias stress instability arising from water (H 2 O) or oxygen (O 2 ) molecules.
도 9는 일실시예에 따른 전자소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 9 is a drawing for explaining a method for manufacturing an electronic device according to one embodiment.
다시 말해, 도 9는 도 1 내지 도 8b를 통해 설명한 일실시예에 따른 전자소자의 제조방법을 설명하는 도면으로, 이하에서 도 9를 통해 설명하는 내용 중 도 1 내지 도 8b를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In other words, FIG. 9 is a drawing explaining a method for manufacturing an electronic device according to an embodiment explained through FIGS. 1 to 8b. In the following, any explanation that overlaps with the explanation through FIG. 1 to 8b among the contents explained through FIG. 9 will be omitted.
도 9를 참조하면, 910 단계에서 제조방법은 기판 상부에 형성된 하부전극을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 9, at
일측에 따르면, 910 단계에서 제조방법은 고농도 도핑된 p형 실리콘(Si) 기판을 하부전극이 형성된 기판으로 활용할 수도 있다. According to one side, the manufacturing method in
일측에 따르면, 910 단계에서 제조방법은 하부전극이 형성된 기판 상에 절연층을 형성할 수 있다. According to one side, in
예를 들면, 910 단계에서 제조방법은 실리콘(Si) 기판 상에 100 nm 두께의 실리콘 산화물(SiO2) 층을 성장시켜 절연층을 형성할 수 있다. For example, in
다음으로, 920 단계에서 제조방법은 하부전극 상부에 산소 공공(Oxygen vacancy)의 발생이 억제된 제1 산화물층을 포함하는 산화물 반도체층을 형성할 수 있다. Next, in
다음으로, 930 단계에서 제조방법은 산화물 반도체층 상부에 상부전극을 형성할 수 있다. Next, in
일측에 따르면, 920 단계에서 제조방법은 제1 산화물층의 증착 시에 기 설정된 금속 물질이 포함된 타겟을 이용하여 증착한 후 열처리 공정을 수행하여 상기 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다. According to one side, in
또한, 920 단계에서 제조방법은 제1 산화물층의 증착 시에 제1 산화물층에 대응되는 제1 전구체와 기 설정된 금속 물질에 대응되는 제2 전구체의 혼합액에 대한 용액 공정 및 열처리 공정을 수행하여 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수도 있다.In addition, in
바람직하게는, 920 단계에서 제조방법은 제1 산화물층 상에 기 설정된 금속 물질에 기반하는 금속층을 증착한 상태에서 열처리 공정을 수행하여 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다. Preferably, in
구체적으로, 금속층이 형성된 제1 산화물층은 열처리 공정을 통해, 금속층을 구성하는 금속 물질이 금속 산화물에 기반하는 아일랜드 구조체로 변화하여, 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제할 수 있다. Specifically, the first oxide layer on which the metal layer is formed can suppress the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer by changing the metal material constituting the metal layer into an island structure based on metal oxide through a heat treatment process.
일측에 따르면, 산화물 반도체층은 제2 산화물층을 더 포함하고, 금속층이 형성된 제1 산화물층이 제2 산화물층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. According to one aspect, the oxide semiconductor layer further includes a second oxide layer, and a first oxide layer on which a metal layer is formed can be formed on at least one of the upper and lower portions of the second oxide layer.
예를 들면, 930 단계에서 제조방법은 주석(II) 염화물 이수화물(SnCl2·2H2O; Sigma-Aldrich, 99.9%)을 에탄올 10mL에 용해하여 주석 산화물(SnO2)의 전구체 용액(0.025M)을 형성할 수 있다.For example, at
또한, 930 단계에서 제조방법은 형성된 전구체 용액을 UV/O3 처리된 기판 위에 3000 rpm에서 50초 동안 스핀 코팅할 수 있고, 이때 잔류 용매를 증발시키기 위해 기판을 150 ℃의 핫 플레이트에서 10분 동안 베이킹할 수 있으며, 이후 열처리 공정을 수행하여 주석 산화물(SnO2)을 포함하는 제1 산화물층 및 제2 산화물층 중 적어도 하나의 산화물층을 형성할 수 있다. In addition, in
보다 구체적인 예를 들면, 930 단계에서 제조방법은 500 °C의 온도에서 2 시간 동안 열처리를 하여 형성되는 30 nm 두께의 주석 산화물(SnO2) 층을 제1 산화물층으로 형성할 수 있다. For a more specific example, in
또한, 930 단계에서 제조방법은 5 x 10-6 Torr에서 고진공 열 증착을 통해 제1 산화물층의 하부면 및 상부면 중 적어도 하나의 면에 알루미늄(Al) 초박막층을 0.6 nm의 두께로 형성할 수 있으며, 여기서 증착 공정은 60초 동안 0.1 의 조건 하에서 수행될 수 있다.In addition, in
또한, 930 단계에서 제조방법은 300 °C의 온도 조건하에서 알루미늄(Al) 초박막층이 형성된 제1 산화물층에 대한 추가적인 열처리 공정을 5분 내지 40분 동안 수행할 수 있으며, 이를 통해 알루미늄 산화물(Al2O3)에 기초하는 아일랜드 구조체가 형성된 제1 산화물층을 형성할 수 있다. In addition, in
일측에 따르면, 930 단계에서 제조방법은 금속층이 형성된 제1 산화물층을 제1 반도체층으로 형성하고, 제1 반도체층 상부에 제2 산화물층을 제2 반도체층으로 형성할 수 있으며, 제2 반도체층 상부에 금속층이 형성된 제1 산화물층을 제3 반도체층으로 형성할 수 있다. According to one side, in
한편, 930 단계에서 제조방법은 솔-겔(Sol-gel), 슬릿-다이(slit-die), 프린팅(printing), 스핀 코팅(Spin-coating), 원자층 증착(Atomic layer deposition; ALD), PECVD(Plasma-enhanced chemical vapor deposition), 스퍼터링(Sputtering), 열 증착(Thermal evaporation) 및 E-빔 증착(E-beam evaporation) 중 적어도 하나의 방법을 통해 산화물 반도체층을 형성할 수 있으며, 여기서 산화물 반도체층은 공정 조건(열처리 / 증착의 Ambient, 온도, 증착 속도 및 박막의 두께 등)에 따라 산소 공공의 농도가 제어될 수 있다. Meanwhile, in
또한, 930 단계에서 제조방법은 산화물 반도체층의 형성 공정에서 제1 산화물층은 2개의 소스(원 산화물)와 산소 공공의 형성 억제를 위한 다른 산화물 소스를 이용하여 형성하고, 제2 산화물층은 2개의 소스(원 산화물)만을 이용하여 형성될 수 있으며, 이를 통해 산화물 반도체층은 수직적으로 프로파일(Profile)이 다르게 형성될 수 있다.In addition, in the manufacturing method at
다음으로, 940 단계에서 제조방법은 산화물 반도체층 상부에 상부전극을 형성할 수 있다.Next, in step 940, the manufacturing method can form an upper electrode on top of the oxide semiconductor layer.
일측에 따르면, 940 단계에서 제조방법은 산화물 반도체층 상부의 기 설정된 영역에 제1 상부전극 및 제2 상부전극을 형성할 수 있다. According to one side, in step 940, the manufacturing method can form a first upper electrode and a second upper electrode in a preset region on the upper side of the oxide semiconductor layer.
예를 들면, 940 단계에서 제조방법은 e-빔 증발 및 리프트-오프(lift-off) 프로세스에 기초하여 50 nm 두께의 금(Au) 층을 제1 상부전극 및 제2 상부전극으로 형성할 수 있다. For example, at step 940, the manufacturing method can form a 50 nm thick gold (Au) layer as the first upper electrode and the second upper electrode based on an e-beam evaporation and lift-off process.
결국, 본 발명을 이용하면, 산소 공공의 발생을 최소화하여 전기적 안정성 문제를 해결할 수 있다. Ultimately, by utilizing the present invention, the electrical stability problem can be solved by minimizing the occurrence of oxygen vacancies.
또한, 본 발명을 이용하면, 전기적 안정성 문제를 야기하는 산화물 반도체층의 계면에서만 산소 공공의 발생을 최소화하여 안정성 문제를 해결함과 동시에 고유의 이동도 특성을 최대한 확보할 수 있다. In addition, by utilizing the present invention, the occurrence of oxygen vacancies only at the interface of the oxide semiconductor layer, which causes electrical stability problems, can be minimized, thereby solving the stability problem while simultaneously maximizing the inherent mobility characteristics.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상부에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The devices described above may be implemented as hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments may be implemented using one or more general-purpose computers or special-purpose computers, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing instructions and responding to them. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications that run on top of the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For ease of understanding, the processing device is sometimes described as being used alone, but those skilled in the art will appreciate that the processing device may include multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. For example, the processing device may include multiple processors, or a processor and a controller. Other processing configurations, such as parallel processors, are also possible.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made from the above teachings. For example, even if the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or are replaced or substituted by other components or equivalents, appropriate results can still be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also included in the scope of the claims described below.
100: 전자소자 110: 기판
120: 하부전극 130: 산화물 반도체층
130-1, 130-3 : 제1 산화물층 130-2: 제2 산화물층
140-1, 140-2: 상부전극100: electronic components 110: substrate
120: Lower electrode 130: Oxide semiconductor layer
130-1, 130-3: First oxide layer 130-2: Second oxide layer
140-1, 140-2: Upper electrode
Claims (13)
상기 하부전극 상부에 형성되고, 산소 공공(Oxygen vacancy)의 발생이 억제된 제1 산화물층을 포함하되, 상기 제1 산화물층 상에 기 설정된 금속 물질에 기반하는 금속층을 증착한 상태에서 열처리 공정을 수행하여 상기 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제하고, 상기 제1 산화물층은 상기 열처리 공정을 통해, 상기 금속층을 구성하는 상기 금속 물질이 금속 산화물에 기반하는 아일랜드 구조체로 변화하여, 상기 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제하는 산화물 반도체층 및
상기 산화물 반도체층 상부에 형성된 상부전극
를 포함하는 전자소자.A lower electrode formed on the upper part of the substrate;
An oxide semiconductor layer formed on the upper portion of the lower electrode and including a first oxide layer in which the occurrence of oxygen vacancies is suppressed, wherein a metal layer based on a preset metal material is deposited on the first oxide layer and a heat treatment process is performed to suppress the occurrence of oxygen vacancies in the first oxide layer, and the first oxide layer is changed into an island structure based on a metal oxide through the heat treatment process in which the metal material constituting the metal layer is changed into a metal oxide-based island structure to suppress the occurrence of oxygen vacancies in the first oxide layer.
An upper electrode formed on top of the oxide semiconductor layer
An electronic device comprising:
상기 산화물 반도체층은,
제2 산화물층을 더 포함하고, 상기 제1 산화물층이 상기 제2 산화물층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는
전자소자.In the first paragraph,
The above oxide semiconductor layer is,
A second oxide layer is further included, characterized in that the first oxide layer is formed on at least one of the upper and lower portions of the second oxide layer.
Electronic components.
상기 산화물 반도체층은,
상기 제1 산화물층의 증착 시에 기 설정된 금속 물질이 포함된 타겟을 이용하여 증착한 후 열처리 공정을 수행하여 상기 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는
전자소자.In the first paragraph,
The above oxide semiconductor layer is,
It is characterized in that, when depositing the first oxide layer, a target containing a preset metal material is used for deposition, and then a heat treatment process is performed to suppress the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer.
Electronic components.
상기 산화물 반도체층은,
상기 제1 산화물층의 증착 시에 상기 제1 산화물층에 대응되는 제1 전구체와 기 설정된 금속 물질에 대응되는 제2 전구체의 혼합액에 대한 용액 공정 및 열처리 공정을 수행하여 상기 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는
전자소자.In the first paragraph,
The above oxide semiconductor layer is,
It is characterized in that, when depositing the first oxide layer, a solution process and a heat treatment process are performed on a mixture of a first precursor corresponding to the first oxide layer and a second precursor corresponding to a preset metal material, thereby suppressing the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer.
Electronic components.
상기 금속층은,
0.3 nm 내지 0.9 nm의 두께로 상기 제1 산화물층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는
전자소자.In the first paragraph,
The above metal layer,
Characterized in that it is formed on at least one of the upper and lower portions of the first oxide layer with a thickness of 0.3 nm to 0.9 nm.
Electronic components.
상기 하부 전극 및 상기 산화물 반도체층 사이에 형성되는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
전자소자.In the first paragraph,
It is characterized by further including an insulating layer formed between the lower electrode and the oxide semiconductor layer.
Electronic components.
상기 상부 전극은,
제1 상부 전극 및 제2 상부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는
전자소자.In the first paragraph,
The upper electrode is,
characterized by comprising a first upper electrode and a second upper electrode;
Electronic components.
상기 하부전극 상부에 산소 공공(Oxygen vacancy)의 발생이 억제된 제1 산화물층을 포함하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계 및
상기 산화물 반도체층 상부에 상부전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 산화물 반도체층은,
상기 제1 산화물층 상에 기 설정된 금속 물질에 기반하는 금속층을 증착한 상태에서 열처리 공정을 수행하면, 상기 금속층을 구성하는 금속 물질이 금속 산화물에 기반하는 아일랜드 구조체로 변화하여, 상기 제1 산화물층 내에서의 산소 공공의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조방법.A step of forming a lower electrode formed on the upper part of a substrate;
A step of forming an oxide semiconductor layer including a first oxide layer in which the occurrence of oxygen vacancies is suppressed on the upper portion of the lower electrode; and
A step of forming an upper electrode on top of the above oxide semiconductor layer
Including,
The above oxide semiconductor layer is,
A method for manufacturing an electronic device, characterized in that when a heat treatment process is performed while a metal layer based on a preset metal material is deposited on the first oxide layer, the metal material constituting the metal layer changes into an island structure based on a metal oxide, thereby suppressing the occurrence of oxygen vacancies within the first oxide layer.
상기 산화물 반도체층은,
제2 산화물층을 더 포함하고, 상기 제1 산화물층이 상기 제2 산화물층의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는
전자소자의 제조방법.In Article 10,
The above oxide semiconductor layer is,
A second oxide layer is further included, characterized in that the first oxide layer is formed on at least one of the upper and lower portions of the second oxide layer.
Method for manufacturing electronic components.
상기 산화물 반도체층을 형성하는 단계는,
상기 제1 산화물층을 제1 반도체층으로 형성하는 단계;
상기 제1 반도체층 상부에 상기 제2 산화물층을 제2 반도체층으로 형성하는 단계 및
상기 제2 반도체층 상부에 상기 제1 산화물층을 제3 반도체층으로 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 제조방법.In Article 11,
The step of forming the above oxide semiconductor layer is:
A step of forming the first oxide layer as a first semiconductor layer;
A step of forming the second oxide layer as a second semiconductor layer on top of the first semiconductor layer; and
A step of forming the first oxide layer as a third semiconductor layer on top of the second semiconductor layer.
A method for manufacturing an electronic device, characterized by including a .
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