• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.215.1-215.1
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• 2015

본 연구에서는 용액 공정 기반 ZrO2 절연막의 우수한 특성을 확인하기 위해 SiO2 절연막을 가지는 IGZO (Indium-Gallium-Zinc Oxide) 박막 트랜지스터와 비교했다. In:Ga:Zn=1:1:1의 비율의 0.3 M IGZO 용액과 0.2 M ZrO2용액을 사용하였다. ZrO2 박막 트랜지스터는 0.2M ZrO2 용액을 5번 반복 증착하며 140nm 두께의 ZrO2 절연막을 가지는 IGZO 박막 트랜지스터와 비교대상으로 동일한 두께의 SiO2의 절연막을 가지는 IGZO 박막 트랜지스터를 제작하였다. ZrO2 박막 트랜지스터의 문턱전압은 4.3V로 SiO2 박막 트랜지스터의 -6.1V보다 낮았고, 이동도는 $1.2356cm^2/V{\cdot}s$로 $0.0554cm^2/V{\cdot}s$ 보다 약 20배 높았다. 실험 결과를 통해 ZrO2를 절연막으로 사용한 박막 트랜지스터의 특성이 더 향상되었음을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1420-1421
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• 2011

비정질 IGZO 박막 트랜지스터에 포지티브 직류/교류 게이트 바이어스를 인가하여 신뢰성을 분석하고 비정질 IGZO 박막 트랜지스터의 신뢰성을 고려한 시프트 레지스터 회로를 설계하였다. 비정질 IGZO 박막 트랜지스터의 문턱전압은 바이어스 스트레스가 인가되었을 때 양의 방향으로 이동하였고, 전류가 감소하였다. 또한 문턱전압은 직류 바이어스 스트레스가 인가되었을 때 교류 바이어스 스트레스가 인가 되었을 때 보다 더 양의 방향으로 이동하였다. 총 8개의 박막 트랜지스터로 구성된 일반적인 시프트 레지스터 회로에서는 특정 박막 트랜지스터에 직류 바이어스 스트레스가 걸리기 때문에 비정질 IGZO 박막 트랜지스터를 이용하여 구동할 때 회로 오동작을 유발할 수 있다. 비정질 IGZO 박막 트랜지스터의 신뢰성 결과를 고려하여 총 9개의 박막 트랜지스터로 구성된 교류 동작하는 시프트 레지스터 회로를 설계하였다. 모든 소자에 직류 바이어스 스트레스가 걸리지 않도록 회로를 설계하였으며, 추가된 트랜지스터의 채널 너비가 매우 작기 때문에 트랜지스터가 하나 추가되어도 회로가 차지하는 면적에는 거의 변화가 없다. 바이어스 스트레스에 따른 소자 열화를 고려하여 시뮬레이션을 해 본 결과 일반적인 회로에서는 회로 오동작이 관측된 반면, 제안한 회로에서는 문제없이 동작하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.205-205
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• 2010

기존의 박막트랜지스터에 비하여 대면적의 박막 형성이 용이하고 높은 이동도의 특성을 가지는 ZnO는 상온에서 높은 밴드갭 에너지(3.4eV)와 엑시톤 결합에너지(60meV)로 인해 가시광영역을 투과시킬 뿐만 아니라 가시광으로 인해 유도되는 광 캐리어가 생성되어 열화되는 현상이 없는 장점을 가지고 있다. 또한 다른 물질에 비해 높은 이동도($1{\sim}100\;cm2/V{\cdot}s$)로 인해 기존의 실리콘 기반의 박막트랜지스터를 대체할 수 있는 물질로 최근 주목 받고 있다. 이러한 ZnO는 접합된 소스와 드레인 전극의 Work function 및 resistivity의 차이에 따라 전기적 특성에도 많은 변화가 생기게 된다. 본 연구에서는 박막트랜지스터의 전극에 이용되는 금속에 변화를 주어 이에 따른 전기적 특성에 대해 연구하였다. 이를 위해 먼저, P-type 실리콘 위에 습식 방법으로 SiO2를 300nm성장 시켰고, ZnO 박막을 Sputtering 방식으로 증착하여 트랜지스터를 제작하였다. 그리고 소자의 소스와 드레인 전극으로 사용되는 금속은 E-beam evaporator과 RF Magnetron Sputter를 이용하여 증착하였다. 또한 금속의 Work function을 확인하기 위해 Capacitor를 제작하여 이에 대한 Capacitance-Voltage 특성과 함께, 박막트랜지스터의 Current-Voltage 특성을 확인해 보았다. 이와 같이 소스와 드레인 전극의 최적화된 Material을 이용하여 전기적 특성이 향상된 박막트랜지스터 소자를 기대할 수 있다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.25.2-25.2
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• 2009

최근 아연산화물과 같은 무기산화물 박막 트랜지스터를 디스플레이의 구동 소자, RFID, 스마트 창으로 활용하기 위한 연구가 많이 이루어지고 있다. 특히, 산화아연 박막 트랜지스터는 기존의 비정질 실리콘이나 저온 제작된 다결정 실리콘을 active layer로 사용해 제작된 소자에 비하여 AMOLED나 AMLCD를 구동하기 충분한 전자 이동도, 환경적으로 안정한 특성을 보이고 비교적 저렴한 가격으로 제작 가능하며 넓은 밴드갭으로 인하여 가시광선 영역에서 투명한 특성을 보인다. 본 연구에서는 Zinc acetate dehydrate를 전구체로 사용하고 ethanolamine 을 솔 안정화제로 사용하여 간단하고 경제적인 솔-젤 방법을 통하여 Zinc Oixde (ZnO)를 active layer로 사용한 박막 트랜지스터를 제작하였다. ZnO 박막 트랜지스터는 전구체 용액을 기판 위에 스핀 코팅한 후 열처리 과정을 통하여 제작되었고 제작된 ZnO 박막 트랜지스터는 가시광선 영역에서 높은 투과도 (>90%) 를 보였다. 산화 아연 박막 트랜지스터의 특성을 향상 시키기 위하여 전구체 용액의 농도 조절, ZnO 박막의 두께 조절, 열처리 온도의 조절 등과 같은 연구를 수행하였다. 여러 공정 조건의 변화를 통하여 최적화된 ZnO 박막 트랜지스터는 전하 이동도가 9.4 cm^2/Vs, sub-threshold slope이 3.3 V/dec 그리고 on-to-off current ratio가 5.5${\times}$10^5로 디스플레이 소자를 구동하기 충분한 특성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.50.1-50.1
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• 2018

산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터가 국내에서 본격적으로 연구 개발 된 지 10년 만에 대면적 OLED TV에 적용되었다. 전기적인 신뢰성뿐만 아니라, 광학적 신뢰성도 검증되어, 앞으로 산업계에서 그 적용 확대가 기대되고 있는 상황이다. 그렇지만, 향후 큰 성장이 예상되는 고해상도 플렉시블 디스플레이에 적용 가능한 높은 수준의 전기적 특성뿐만 아니라, 저온공정도 만족시킬 수 있는 박막 트랜지스터 개발이 필요한 실정이다. 이러한 측면에서 LTPS, 유기물 박막 트랜지스터에 비해, 산화물 박막 트랜지스터는 250도 이하의 저온공정에서도 고이동도 및 고신뢰성을 확보할 수 있는 좋은 대안이 될 수 있을 것이다. 본 강연에서는 플렉시블 기판에 적용 가능한 산화물 박막 트랜지스터 기술 및 개발 동향에 대해 발표할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2004.05b
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• pp.627-629
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• 2004

본 연구는 자기정렬 방법을 기존의 방식과 다르게 적용하여 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 제조공정을 단순화하고, 박막 트랜지스터의 게이트와 소오스-드레인간의 기생용량을 줄인다. 본 연구의 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 Inverted Staggered 형태로 게이트 전극이 하부에 있다 실험 방법은 게이트전극, 절연층, 전도층, 에치스토퍼 및 포토레지스터층을 연속 증착한다. 스토퍼층을 게이트 전극의 패턴으로 남기고, 그 위에 n+a-Si:H 층 및 NPR(Negative Photo Resister)을 형성시킨다. 상부 게이트 전극과 반대의 패턴으로 NPR층을 패터닝하여 그것을 마스크로 상부 n+a-Si:H 층을 식각하고, 남아있는 NPR층을 제거한다. 그 위에 Cr층을 증착한 후 패터닝 하여 소오스-드레인 전극을 위한 Cr층을 형성시켜 박막 트랜지스터를 제조한다. 이렇게 제조하면 기존의 박막 트랜지스터에 비하여 특성은 같고, 제조공정은 줄어들며, 또한 게이트와 소오스-드레인간의 기생용량이 줄어들어 동작속도를 개선시킬 수 있다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1416-1417
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• 2011

킹크효과를 억제할 수 있는 새로운 f-모양 트리플게이트 구조를 가지는 다결정실리콘 박막트랜지스터는 추가적인 공정과정 없이 제안 및 제작되었다. 이러한 다결정실리콘 박막트랜지스터의 채널에는 순차적인 횡방향 고체화(Sequential Lateral Solidification, SLS)나 CW 레이져 횡방향 결정화(CW laser Lateral Crystallization, CLC) 등과 같은 방법으로 제작된 횡방향으로 성장시킨 그레인이 있다. 이 소자의 전체적인 전류흐름은 횡방향으로 성장시킨 그레인 경계에 강력하게 영향을 받는다. f-모양 트리플게이트에는 횡방향으로 성장시킨 그레인과 평행한 방향으로 위치한 채널, 그리고 수직인 방향으로 위치한 채널이 있다. 이 소자는 f-모양 게이트 구조에서의 비대칭 이동도를 이용하여 다결정실리콘 박막트랜지스터의 킹크효과를 효과적으로 억제시킬 수 있다는 사실을 실험과 시뮬레이션을 통해 검증되었다. 우리의 실험 결과는 이 논문에서 제안된 f-모양 트리플게이트 박막트랜지스터가 기존의 박막트랜지스터와 비교할 때 더 효과적으로 킹크 효과를 감소시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 또한 고온 캐리어 스트레스 조건에서의 신뢰성도 개선할 수 있음이 확인되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.310-310
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• 2013

본 연구에서는 Titanium (Ti) source/drain 전극 접합이 차세대 비정질 InGaZnO (IGZO) 기반 박막형 트랜지스터에 미치는 영향을 화학적, 구조적, 전기적 특성 분석을 통하여 관찰하고 Ti/IGZO 접합 특성을 설명할 수 있는 메커니즘을 제시하였다. IGZO 기반 박막형 트랜지스터 소자의 구동 특성은 transmission line method (TLM) 패턴 공정을 이용하여 정량적으로 분석되었다. 비정질 IGZO 기반의 박막형 트랜지스터에서 Ti source/drain 전극 접합에 의한 구동 특성 변화 및 영향을 확인하기 위하여 금속/산화물 계면 반응성이 낮은 silver (Ag) source/drain 전극이 reference로 비교되었으며, 그 결과 Ti source/drain 전극 접합이 적용된 비정질 IGZO 트랜지스터의 경우 Ti 금속과 IGZO 산화물 계면에 형성되는 열역학적으로 안정한 $TiO_x$ 층의 형성에 의해 VT ($-{\Delta}0.52V$) shift 및 saturation mobility ($8.48cm^2$/Vs) 상승됨을 확인하였다. 뿐만 아니라 TLM 패턴을 이용한 IGZO 트랜지스터의 전기적 변수 도출 및 수치적 해석으로부터 $TiO_x$ 계면층 형성이 Ti 금속과 비정질 InGaZnO 계면에서의 effective contact resistivity를 효과적으로 낮출 수 있음을 확인하였다. Ti source/drain 전극 접합에 의해 발생되는 $TiO_x$ 계면층의 화학적, 구조적 특성과 $TiO_x$ 계면층 생성에 의한 소자 특성 변화를 연관시켜 해석함으로써, IGZO 기반 박막형 트랜지스터에서의 Ti source/drain 전극 접합이 비정질 IGZO 기반 박막형 트랜지스터에 미치는 영향을 설명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.212.2-212.2
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• 2015

본 연구에서는 용액 공정을 통해 제작한 IGZO, ITZO 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 비교, 분석하였다. 실험에 사용된 용액의 농도는 In:Zn:Ga, In:Zn:Sn = 1:1:1로 제작하여 Spin-Coating을 통해 증착하였다. 두 소자 모두 $350^{\circ}C$에서 열처리 공정을 진행한 뒤, 전기적 특성을 측정 및 분석하였다. IGZO 박막 트랜지스터의 경우, Threshold Voltage, S.Swing, Mobility, On/Off ratio가 각각 2.2 V, 0.42, $0.18cm^2/Vs$, $1.5{\times}$10^5로 측정되었으나 ITZO 박막 트랜지스터의 경우, -6.92 V, 0.91, $0.43cm^2/Vs$, $2.1{\times}$10^5 로 IGZO보다 Negative한 방향으로 이동하였다. 이는 Sn이 Ga에 비해 Band gap이 넓고, 산소와의 결합력이 작기 때문에, ITZO 박막 트랜지스터가 Oxygen vacancy형성을 통한 Carrier density가 높은 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.194-194
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• 2013

본 연구에서는 a-IGZO 활성층에 다른 dose량의 수소 이온을 조사하여 박막 트랜지스터 소자의 효과를 알아보고, 수소 이온 조사 후, 이온 조사에 따른 불안정한 소자 특성을 안정화시킬 목적으로 후 열처리에 따른 소자 특성을 알아보았다. a-IGZO 활성층에 수소이온을 110keV의 에너지로 가속하여, 수소 이온 조사량을 $1{\times}10^{14}\;ion/cm^2$, $1{\times}10^{15}\;ion/cm^2$, $1{\times}10^{16}\;ion/cm^2$로 조절하였고, 후 열처리 공정은 a-IGZO 활성층에 $1{\times}10^{16}\;ion/cm^2$ 이온조사 후, 대기 분위기로 $150^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $350^{\circ}C$ 각각 1시간 동안 열처리를 진행하였다. Spectroscopy Ellipsometry (SE)로 측정된 3eV이상의 광학적 밴드 갭은 기존에 보고 되었던 비정질 산화물 반도체와도 유사한 밴드 갭을 가지고 있음을 확인하였다. IGZO 박막을 활성층으로 사용하여 수소 이온 조사 공정 후 제작한 박막 트랜지스터는 3.89 $cm^2/Vs$의 전계효과이동도와 0.59V/decade의 문턱전압 이하 기울기를 보았다. 수소 이온 조사 공정을 통한 IGZO 박막 트랜지스터의 output curve가 다소 불안정함을 보였으나, $1{\times}10^{16}\;ion/cm^2$ 이온조사 후, 대기 분위기로 $150^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $350^{\circ}C$ 각각 1시간동안 열처리를 진행한 박막 트랜지스터의 특성은 소자의 불안정성을 보완해줄뿐만 아니라 $350^{\circ}C$ 열처리에서는 16.9 $cm^2/Vs$의 전계효과이동도와 0.33V/decade의 문턱전압 이하 기울기와 같이 더 향상된 박막 트랜지스터의 전기적 특성 결과를 관측하였다. 기존의 연구 되어진 a-IGZO 활성층에 수소이온조사와 후 열처리 공정에 따라 광학적 밴드 갭 에너지 준위의 변화와 박막 및 박막 트랜지스터 특성을 변화시킨다는 결과를 도출하였다.