KR20090002841A - 산화물 반도체, 이를 포함하는 박막 트랜지스터 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화물 반도체, 이를 포함하는 박막 트랜지스터에 관한 것이다. GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 포함된 산화물 반도체, 상기 산화물 반도체를 채널로 포함하는 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공한다.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터를 나타낸 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 기술 및 본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 나타낸 것으로, 게이트 전압(Vg)-드레인 전류(Id) 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 종래 기술 및 본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터의 mobility 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 GIZO에 Ti을 약 30 및 50W의 스퍼터링 파워로 첨가하여 채널을 형성한 뒤, SIMS로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11... 기판 12... 절연층
13... 게이트 14... 게이트 절연층
15... 채널 16a... 소스
16b... 드레인
본 발명은 산화물 반도체 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Zn 산화물계에 새로운 물질을 첨가한 산화물 반도체, 이를 채널로 형성한 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 박막 트랜지스터(Thin film transistor)는 디스플레이 분야에서 스위칭 및 구동 소자로 이용되고 있으며, 크로스 포인트형 메모리 소자의 선택 스위치로도 사용되고 있어, 다양한 응용 분야에 이용되고 있다.
디스플레이의 구동 및 스위칭 소자로서 사용되는 것으로, 비정질 실리콘 박막트랜지스터(a-Si TFT)가 있다. 이는 저가의 비용으로 2m가 넘는 대형 기판상에 균일하게 형성될 수 있는 소자로서 현재 가장 널리 쓰이는 소자이다. 그러나, 디스플레이의 대형화 및 고화질화 추세에 따라 소자 성능 역시 고성능이 요구되어, 이동도 0.5 cm2/Vs수준의 기존의 a-Si TFT는 한계에 다다를 것으로 판단된다. 따라서 a-Si TFT보다 높은 이동도를 갖는 고성능 TFT 및 제조 기술이 필요하다.
a-Si TFT 대비 월등히 높은 성능을 갖는 다결정 실리콘 박막트랜지스터(poly-Si TFT)는 수십에서 수백 cm2/Vs의 높은 이동도를 갖기 때문에, 기존 a-Si TFT에서 실현하기 힘들었던 고화질 디스플레이에 적용할 수 있는 성능을 갖는다. 또한, a-Si TFT에 비해 소자 특성 열화 문제가 매우 적다. 그러나, poly-Si TFT를 제작하기 위해서는 a-Si TFT에 비해 복잡한 공정이 필요하고 그에 따른 추가 비용도 증가한다. 따라서, p-Si TFT는 디스플레이의 고화질화나 OLED와 같은 제품에 응용되기 적합하지만, 비용 면에서는 기존 a-Si TFT에 비해 열세이므로 응용이 제한적인 단점이 있다. 그리고 p-Si TFT의 경우, 제조 장비의 한계나 균일도 불량과 같은 기술적인 문제로 현재까지는 1 m가 넘는 대형기판을 이용한 제조공정이 실현되고 있지 않기 때문에, TV 제품으로의 응용이 어렵다.
이에 따라 a-Si TFT의 장점과 poly-Si TFT의 장점을 모두 지닌 새로운 TFT기술에 대한 요구되었다. 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 그 대표적인 것으로 산화물 반도체 소자가 있다.
산화물 반도체 소자로 최근 각광을 받는 것으로 ZnO, IZO(InZnO), GIZO(GaInZnO) 등이 소개되었다. 산화물계 반도체 소자는 저온 공정으로 제작이 가능하고 비정질 상이기 때문에 대면적화가 용이한 장점을 가진다. 또한, 산화물계 반도체 필름은 고이동도의 물질로서 다결정 실리콘과 같은 매우 양호한 전기적 특성을 갖는다. 현재, 이동도(mobility)가 높은 산화물 반도체 물질층, 즉 산화물계 물질층을 박막 트랜지스터의 채널 영역에 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명에서 이루고자하는 기술적 과제는 GaxInyZnz 산화물 및 새로운 물질을 포함하는 산화물 반도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 박막 트랜지스터의 채널로 GaxInyZnz 산화물 및 새로운 물질을 부가하여 그 특성을 향상시킨 산화물 박막 트랜지스터를 제공하는 것이다.
본 발명에서는 상기 목적을 달성하기 위하여,
GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 포함된 산화물 반도체를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 GaxInyZnz 산화물 내에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 도핑된 구조 또는 상기 GaxInyZnz 산화물과 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 4A족 물질은 Ti, Zr 또는 Hf 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 산화물 반도체는 TiInZn 산화물 또는 TiGaInZn 산화물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 GaxInyZnz 산화물 내에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 0.01 내지 10 at% 범위로 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 GaxInyZnz 산화물로 형성된 제 1층; 및 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성된 제 2층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 2층은 5 내지 20nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 2층 상에 형성된 GaxInyZnz 산화층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 산화물 반도체는 다결정 또는 나노결정 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 산화물 반도체는 다결정 또는 나노 결정 구조 및 비정질 구조의 혼합상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 GaxInyZnz 산화물에서 x, y, z는 원자비(atomic ratio)를 나타내며, x + y + z = 1, x + y = 1, y + z = 1, y + z = 1 및 z = 1 중에 어느 하나의 관계를 지닌 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 박막 트랜지스터에 있어서,
게이트;
상기 게이트에 대응되는 위치에 형성된 것으로 GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 채널;
상기 게이트 및 채널 사이에 형성되는 게이트 절연체; 및
상기 채널의 양측부와 각각 접촉하며 형성된 소스 및 드레인을 포함하는 박막 트랜지스터를 제공한다.
또한, 본 발명에서는 박막 트랜지스터의 제조 방법에 있어서,
게이트 및 상기 게이트 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
상기 게이트에 대응되는 위치의 상기 게이트 절연층 상에 GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 채널을 형성하는 단계; 및 상기 채널의 양측부와 각각 접촉하는 소스 및 드레인을 형성하는 단계;를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 채널은 GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 스퍼터링, CVD, ALD, Laser assisted 증착법, 이온 임플란테이션 또는 이온 샤워에 의해 도핑하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 채널은 GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 증착한 뒤, 열처리하여 상기 GaxInyZnz 산화물 내로 확산시켜 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 채널은 GaxInyZnz 산화물로 제 1층을 형성하는 단계; 및
4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질로 제 2층을 형성하는 단계;을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 소스 및 드레인 형성 후, 100 내지 450℃의 온도에서 퍼니스, RTA, 레이저 또는 핫플레이트에 등을 이용하여 열처리하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 산화물 반도체, 이를 포함하는 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명하고자 한다. 참고로, 도면에 도시된 각 층의 두께 및 폭은 설명을 위하여 다소 과장되게 표현되었음을 명심하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 산화물 반도체를 채널로 형성한 박막 트랜지스터의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1에서는 바텀 게이트(bottom gate)형 박막 트랜지스터만을 나타내었으나, 본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터는 탑 게이트(top gate)형 및 바텀 게이트형 박막 트랜지스터 모두 가능하다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터는 표면에 절연층(12)이 형성된 기판(11), 기판(11)의 일 영역 상에 형성된 게이트(13), 기판(11) 및 게이트(13) 상에 형성된 게이트 절연층(14), 게이트(13)에 대응되는 게이트 절연층(14) 상에 형성된 것으로, GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질을 포함하는 채널(15) 및 채널(15)의 양측부에 형성된 소스(6a) 및 드레인(16b)을 포함하는 구조를 지닌다.
본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터를 형성하는 각 층의 물질에 대해 설명하면 다음과 같다. 기판(11)은 반도체 소자에 사용되는 기판을 사용할 수 있으며, 예를 들어 실리콘, glass, 플라스틱 또는 유기물 재료를 사용할 수 있다. 기판(11)을 실리콘으로 형성하는 경우에는, 열산화 공정 등에 의해 기판(11) 표면에 SiO2 열산화 물질을 형성하여 절연층(12)을 형성할 수 있다. 게이트(13)는 전도성 물질로 형성할 수 있으며, 금속 또는 전도성 금속 산화물 등으로 사용할 수 있다. 게이트 절연층(14)은 반도체 소자에 사용되는 절연 물질을 사용하여 형성할 수 있으며, 실리콘 산화물 또는 질화물을 사용할 수 있다. 구체적으로 SiO2 또는 SiO2보다 유전율이 높은 High-K 물질인 HfO2, Al2O3, Si3N4를또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 소스(16a) 및 드레인(16b)은 전도성 물질을 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어 Cr, Pt, Ru, Au, Ag, Mo, Al, W, Cu 또는 AlNd와 같은 금속 또는 , ITO, GIZO, GZO, AZO, IZO(InZnO) 또는 AZO(AlZnO)와 같은 금속 또는 전도성 산화물을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터에서는 채널(15)은 GaxInyZnz 산화물 반도체 물질에 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질을 포함하는 산화물 반도체로 형성된 것을 특징으로 한다. GaxInyZnz 산화물은 GaIn 산화물, InZn 산화물, GaIn 산화물, GaInZn 산화물 및 Zn 산화물을 들 수 있다. 여기서, x, y, z는 원자 비(atomic ratio)를 나타내며, x + y + z = 1, x + y = 1, y + z = 1, y + z = 1 및 z = 1 중에 어느 하나의 관계를 가진 것이다. 4A족 물질로는 Ti, Zr 및 Hf가 있다. 히토류(rare earth)는 Yi, La, Pr, Nd, Dy, Ce, Y, Tb, Gd, Er 또는 Yb 등이 있다. 채널(15)은 산화물 반도체 내에 4A 족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질이 도핑된 구조이거나 GaxInyZnz 산화물과 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질의 혼합물 구조일 수 있다. 이 경우, Zn 산화물 내에 4A 족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질이 0.01 내지 10 at% 첨가된다. 채널은 200nm 이하의 두께 범위로 형성된 것이다. 또한, 채널(15)은 GaxInyZnz 산화물로 형성된 제 1층 및 4A족 물질 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성된 제 2층을 포함하는 다층 구조로 형성된 것일 수 있다. 그리고, 선택적으로 제 2층 상에 GaxInyZnz 산화물을 더 형성된 구조일 수 있으며, 제 1층과 제 2층이 교대로 형성된 구조일 수 있다.
이하, 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터의 제조 방법에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 2a를 참조하면 먼저, 기판(11)을 마련한 뒤, 기판(11) 상에 금속 또는 전도성 금속 산화물 등 전도성 물질(13a)을 증착한다. 기판(11)은 실리콘, glass 또는 유기물 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 기판(11)을 실리콘으로 형성하는 경우, 열산화 공정에 의해 기판(11) 표면에 절연층(12)을 형성할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 전도성 물질(13a)을 패터닝하여 게이트(13)를 형성한다. 그리고 도 2c를 참조하면, 게이트(13) 상부에 SiO2 또는 SiO2보다 유전율이 높은 High-K 물질인 HfO2, Al2O3, Si3N4를또는 이들의 혼합물 등의 절연 물질을 도포하고 패터닝하여 게이트 절연층(14)을 형성한다.
도 2d를 참조하면, 게이트 절연층(14) 상에 채널 물질을 도포한 뒤 게이트(13)에 대응되는 영역의 채널 물질이 잔류하도록 패터닝함으로써 채널(15)을 형성한다. 여기서, 채널(15)을 산화물 반도체로 형성하는 공정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
예를 들어, 스퍼터링에 의해 채널(15)을 형성하는 공정을 설명하면, GaxInyZnz 산화물 타겟과 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질 타겟을 공정 챔버 내에 장착한 후, GaxInyZnz 산화물과 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질을 게이트 절연층(14) 상에 도포한다. GaxInyZnz 산화물을 DC 또는 RF 스퍼터링을 할 때, 동시에 첨가되는 물질을 DC 스퍼터링을 하거나, TiO2와 같은 산화물인 경우 RF로 스퍼터링할 수 있다. 이 때, GaxInyZnz 산화물 내에 포함되는 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질의 양의 조절하기 위하여 스퍼터 건의 파워를 조절한다. 산소의 양은 챔버 내의 불활성 가스 및 산소 가스의 가스 분압을 조절함으로써 제어할 수 있다.
채널 내에 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질을 포함시키는 공정으로 스퍼터링, CVD, ALD, Laser assisted 증착법, 임플란테이션(implantation) 또는 이온 샤워(ion shower) 공정을 이용할 수 있다. 또한, GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 증착한 뒤, thermal annealing 또는 laser annealing 등에 의한 열처리를 하여 GaxInyZnz 산화물 내로 확산시켜 채널을 형성할 수 있다. Ti를 첨가하는 경우, TiInZn 산화물 또는 TiGaInZn 산화물일 수 있다.
다층 구조의 채널(15)을 형성하고자 하는 경우에는, 게이트 절연층(14) 상에 GaxInyZnz 산화물을 먼저 증착하고, 그 상부에 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 증착한다. 여기에 다시 선택적으로 GaxInyZnz 산화물을 증착할 수 있다. 도 5에는 GaInZn 산화물(GiZO)에 Ti을 약 30 및 50W의 스퍼터링 파워로 첨가하여 채널(15)을 형성한 뒤, SIMS로 분석한 결과를 나타내었다.
도 2e를 참조하면, 채널(15)을 형성한 뒤, 금속 또는 전도성 금속 산화물 등의 물질을 채널(15) 및 게이트 절연층(14) 상에 도포하고, 채널(15)의 상부를 패터닝하여 채널(15) 양측부에 연결되는 소스(16a) 및 드레인(16b)를 형성한다.
마지막으로, 100 내지 450℃에서, 퍼니스, RTA(rapid thermal annealing), 레이저 또는 핫플레이트에 등을 이용하여 열처리 공정을 실시한다. 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 Zn 산화물에 도핑하여 채널(15)을 형성한 경우, 채널(15)은 다결정(poly crystalline) 또는 나노결정(nano crystalline) 구조를 포함하거나, 다결정 또는 나노결정 구조와 비정질상의 혼합 구조를 포함할 수 있다.
단층 경우에, 채널(15)은 나노크리스탈 또는 마이크로크리스탈(microcrystal) 결정상이 생길 수 있으며, 다층 구조의 채널(15)을 형성한 경우에, 채널(15)은 폴리크리스탈(polystal) 결정상이 생길 수 있다.
도 3은 종래 기술 및 본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 나타낸 것으로, 게이트 전압(Vg)-드레인 전류(Id) 변화를 나타낸 그래프이다. G31은 별도의 물질을 첨가하지 않은 GIZO로 채널을 형성한 뒤, 섭씨 350도에서 열처리한 박막 트랜지스터에 관한 그래프이며, G32는 GIZO 200W(스퍼터 파워), Ti 30W의 조건에서 채널을 형성한 뒤, 섭씨 400도에서 열처리하여 형성한 박막 트랜지스터에 관한 그래프이며, G33은 GIZO 200W(스퍼터 파워), Ti 30W의 조건에서 채널을 형성한 뒤, 섭씨 350도에서 열처리하여 형성한 박막 트랜지스터에 관한 그래프이다.
도 3을 참조하면, On 전류는 약 10-5 A이고, 오프 전류가 10-13A 이하이며, On/Off 전류 비는 108 이상인 것을 알 수 있다. G31, G32, G33의 박막 트랜지스터 모두 전기적 특성은 박막 트랜지스터로 사용하기에 문제가 없는 것을 알 수 있다.
도 4는 종래 기술 및 본 발명의 실시예에 의한 박막 트랜지스터의 mobility 특성을 나타낸 그래프이다. G41은 별도의 물질을 첨가하지 않고 GIZO로 채널을 형성한 뒤, 섭씨 350도에서 열처리한 박막 트랜지스터에 관한 그래프이며, G42, G43 및 G44는 GIZO 200W(스퍼터 파워), Ti 30W의 조건에서 채널을 형성한 뒤, 각각 섭씨 350도, 400도 및 450도에서 열처리하여 형성한 박막 트랜지스터에 관한 그래프 이다.
도 4를 참조하면, G42 및 G43은 종래 기술에 의한 박막 트랜지스터(G41)에 비해 mobility 가 약 2배 향상되는 것을 알 수 있다. 그러나, 450도에서 열처리한 박막 트랜지스터(G44)의 경우, 오히려 mobility 가 종래 기술에 의한 박막 트랜지스터(G41)보다 감소한 것을 알 수 있다. 따라서, 섭씨 450도 보다 낮은 온도에서 열처리하는 것이 소자 특성 향상에 유리한 것을 알 수 있다.
상기와 같은 실시예를 통해서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에 의해 산화물 박막 트랜지스터를 이용하여 디스플레이 또는 크로스 포인트형 메모리 소자 등의 다양한 전자 소자를 제조할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 산화물 박막 트랜지스터는 바텀 게이트형 또는 탑 게이트형으로 사용될 수 있다. 결과적으로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
본 발명에 따르면, GaxInyZnz 산화물에 새로운 물질함께 단층 또는 다층 구조의 채널을 형성함로써, mobility 등의 전기적 특성이 향상된 GaxInyZnz 산화물 박막 트랜지스터를 제공할 수 있다.
Claims (30)
- GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 포함된 산화물 반도체.
- 제 1항에 있어서,상기 GaxInyZnz 산화물 내에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 도핑된 구조 또는 상기 GaxInyZnz 산화물과 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 2항에 있어서,상기 4A족 물질은 Ti, Zr 또는 Hf 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 3항에 있어서,상기 산화물 반도체는 TiInZn 산화물 또는 TiGaInZn 산화물인 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 1항에 있어서,상기 GaxInyZnz 산화물 내에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 0.01 내지 10 at% 범위로 포함된 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 1항에 있어서,상기 GaxInyZnz 산화물로 형성된 제 1층; 및 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성된 제 2층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 6항에 있어서,상기 제 2층은 5 내지 20nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 6항에 있어서,상기 제 2층 상에 형성된 GaxInyZnz 산화층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 1항에 있어서,상기 산화물 반도체는 다결정 또는 나노결정 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 1항에 있어서,상기 산화물 반도체는 다결정 또는 나노 결정 구조 및 비정질 구조의 혼합상을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 제 1항에 있어서,상기 GaxInyZnz 산화물에서 x, y, z는 원자비(atomic ratio)를 나타내며, x + y + z = 1, x + y = 1, y + z = 1, y + z = 1 및 z = 1 중에 어느 하나의 관계를 지닌 것을 특징으로 하는 산화물 반도체.
- 박막 트랜지스터에 있어서,게이트;상기 게이트에 대응되는 위치에 형성된 것으로 GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 채널;상기 게이트 및 채널 사이에 형성되는 게이트 절연체; 및상기 채널의 양측부와 각각 접촉하며 형성된 소스 및 드레인을 포함하는 것 을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 12항에 있어서,상기 채널은 상기 GaxInyZnz 산화물 내에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 도핑된 구조 또는 상기 GaxInyZnz 산화물과 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 13항에 있어서,상기 4A족 물질은 Ti, Zr 또는 Hf 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 14항에 있어서,상기 채널은 TiInZn 산화물 또는 TiGaInZn 산화물인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 12항에 있어서,상기 채널은 상기 GaxInyZnz 산화물 내에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질이 0.01 내지 10 at% 범위로 포함된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 12항에 있어서,상기 채널은 GaxInyZnz 산화물로 형성된 제 1층; 및 4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성된 제 2층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 17항에 있어서,상기 제 2층은 5 내지 20nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 17항에 있어서,상기 채널은 제 2층 상에 형성된 GaxInyZnz 산화층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 12항에 있어서,상기 채널은 다결정 또는 나노결정 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 12항에 있어서,상기 채널은 다결정 또는 나노 결정 구조 및 비정질 구조의 혼합상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제 12항에 있어서,상기 GaxInyZnz 산화물에서 x, y, z는 원자비(atomic ratio)를 나타내며, x + y + z = 1, x + y = 1, y + z = 1, y + z = 1 및 z = 1 중에 어느 하나의 관계를 지닌 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 박막 트랜지스터의 제조 방법에 있어서,게이트 및 상기 게이트 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;상기 게이트에 대응되는 위치의 상기 게이트 절연층 상에 GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 채널을 형성하는 단계; 및 상기 채널의 양측부와 각각 접촉하는 소스 및 드레인을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제 23항에 있어서,상기 채널은 GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 스퍼터링, CVD, ALD, Laser assisted 증착법, 이온 임플란테이션 또는 이온 샤워에 의해 도핑하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제 23항에 있어서,상기 채널은 GaxInyZnz 산화물에 4A족 물질, 4A족 물질 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질을 증착한 뒤, 열처리하여 상기 GaxInyZnz 산화물 내로 확산시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제 23항에 있어서,상기 채널은 GaxInyZnz 산화물로 제 1층을 형성하는 단계; 및4A족 물질, 4A족 물질의 산화물 또는 히토류 물질 중 적어도 어느 하나의 물질로 제 2층을 형성하는 단계;을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제 26항에 있어서,상기 제 2층은 5 내지 20nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제 26항에 있어서,상기 제 2층 상에 GaxInyZnz 산화물을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제 23항에 있어서,상기 소스 및 드레인 형성 후, 100 내지 450℃의 온도에서 퍼니스, RTA, 레이저 또는 핫플레이트에 등을 이용하여 열처리하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제 23항에 있어서,상기 GaxInyZnz 산화물에서 x, y, z는 원자비(atomic ratio)를 나타내며, x + y + z = 1, x + y = 1, y + z = 1, y + z = 1 및 z = 1 중에 어느 하나의 관계를 지닌 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
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