일반기술

산화아연 박막 제조방법

*원리 및 구성본 발명은 산화아연 박막의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보다 온화한 공정 조건에서 원자층 침착법에 의해 양질의 결정상의 산화아연 박막을 제조하는 방법에 관한 것이다.*배경 - 산화아연은 약 3.4 eV의 큰 밴드갭(band gap)을 갖는 반도체로서 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광소자 그리고 투명 전도막 등에 응용할 수 있다. [D. M. Bagnall, Y. F. Chen, Z. Zhu, T. Yao, S. Koyama, M. Y. Shen, T. Gato, "Optically pumped lasing of ZnO at room temperature," Appl. Phys. Lett., 1997, 70, 2230-2232; T. J. Coutts, D. L. Young, X. Li, W. P. Mulligan, X. Wu, "Search for improved transparent conducting oxides," J. Vac. Sci. Technol. A, 2000, 18(6), 2646-2660]. - 기질 위에 산화아연 박막을 형성하는 방법 중 아연 원의 화합물을 이용하는 화학적 방법은 일반적으로 원자층 침착법(atomoic layer deposition, ALD)과 금속 유기물 화학 증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)으로 구분할 수 있다. 원자층 침착법(ALD)은 아연 원과 산소 원을 교대로 공급하여 박막을 침착시키는 방법으로, 아연 원으로는 염화아연(ZnCl2), 디메틸아연(Me2Zn), 디에틸아연(Et2Zn), 아세트산아연(Zn(CH3COO)2) 등이 보고되어 있다[M. Leskela and M. Ritala, "Handbook of Thin Film Materials," Vol 1, 114-119, 2002, edited by H. S. Nalwa, Academic Press].특히, 염화아연(ZnCl2)을 아연 원으로 사용하는 경우에는 보통 400 ℃ 정도의 높은 온도에서 산화아연 단결정 면이 성장한다. 그러나 이 경우 공정 온도가 상대적으로 높아 낮은 녹는점을 가지는 기질의 사용이 어렵고, 반응부산물인 염화수소로 인해 반응기 등의 부식이 일어나는 문제가 있다. 또한, 디에틸아연(Et2Zn)을 아연 원으로 사용하는 경우 보통 200 ℃ 정도의 온도에서 침착이 가능한 반면, 형성되는 산화아연 막이 다결정 면으로 성장한다는 단점을 갖는다*제조방법 상의 특징 a) 아연 원으로 알킬산알킬아연을 침착(deposition) 반응기에 공급하여 기질 위에 아연 함유 화학종을 흡착시키는 단계; b) 미반응 아연 원 및 반응 부산물을 반응기로부터 제거하는 제1정화 단계; c) 반응기에 산소 원을 공급하여 아연 함유 화학종이 흡착된 기질 상에 산소 함유 화학종을 흡착시키는 단계; 및 d) 미반응 산소 원과 반응 부산물을 반응기로부터 제거하는 제2정화 단계를 포함. :기존의 원자층 침착법에 비해 온화한 공정 조건에서 양호한 품질의 산화하연 바닥을 얻을 수 있음.*특징 및 장점1)기존의 디에틸아연 또는 염화아연을 사용하는 방법에 비해 막이 낮은 공정 온도에서 단결정상으로 성장하고 막의 성장 속도나 그 질에 있어서도 대등한 결과를 제공.2)양질의 산화아연 박막의 제조에 유용하게 이용.