• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.75-75
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• 2012

박막 트랜지스터(TFT: Thin-Film-Transistor)는 미래 산업에 여러 가지로 사용 가능한 소자이기 때문에, 많은 연구가 진행되고 있고 그 성능이 계속 향상되고 있다. 특히, 평판 디스플레이인 AMLCD, AMOLED, 전자 종이 등이 모두 유리 혹은 플라스틱 기판에 향성된 TFT 어레이를 이용하고 있다. 현재 상업화에 응용되는 TFT는 비정질 실리콘과 저온 다결정 실리콘이며, 유기반도체 및 산화물 반도체 TFTs에 대한 연구가 매우 활발히 진행되고 있다. 본 발표에서는 산화물 반도체 TFT와 유기 반도체 TFT 기술 및 AMOLED에의 응용 기술 이슈에 대해 논의할 예정이다.

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권6호
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• pp.46-53
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• 1998

저온 공정으로 제작되는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 활성층을 이중 활성층(a-Si/a-SiN/sub x/)으로 제작하는 공정을 제안하고 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 제작하였다. 본 논문에서는 활성층의 아래쪽 실리콘 박막에 약간의 질소기를 첨가한 후 그 위에 순수한 비정질 실리콘 박막을 증착하여 엑시머 레이저의 에너지로 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 사용하였다. 이중 활성층 (a-Si/a-SiN/sub x/)의 경우, 하부층의 NH₃/SiH₄ 유속비가 증가함에 따라, 상부 a-Si 층의 결정 성장이 촉진됨을 알 수 있었으나, n/sup +/ poly-SiN/sub x/ 층의 전도도 특성을 고려해 볼 때, NH₃/SiH₄ 유속비는 0.11의 상한치를 가짐을 알 수 있었다. 전계 방출 전류에 영향을 미치는 광학적 밴드갭의 경우, poly-Si 박막에 비해 증가하였으며, NH₃/SiH₄ 유속비가 0.11 이하에서도 0.1eV 정도의 증가를 보여, 이로 인하여 소자 제작시 전계 방출 전류가 억제될 것을 예상할 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권2호
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• pp.28-28
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• 2001

능동제어형 전계방출 디스플레이의 전자공급원으로서 능동제어형 전계 에미터 어레이의 회로모델이 제안되었다. 능동제어형 전계 에미터 어레이는 전계방출을 안정화시키고 저전력구동을 위한 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터와 Spindt형 Mo 전계 에미터 어레이로 구성되었고 같은 유리기판 위에 제작되었다. 비정질 박막 트랜지스터와 Spindt형 Mo 전계 에미터 어레이의 전기적 특성으로부터 추출된 기본 모델 변수는 제안된 능동제어형 전계 에미터 어레이 회로모델에 입력되었고 SPICE 회로 시뮬레이터를 사용하여 특성을 분석하였다. 제작된 소자의 측정값과 DC 시뮬레이션 결과를 비교한 결과 두 값이 상당히 일치함으로써 등가회로 모델의 정확성을 확인하였다. 또한 제작된 소자의 transient 시뮬레이션 결과 전계 에미터 어레이의 게이트 커패시턴스와 TFT의 구동능력이 반응시간에 가장 크게 영향을 끼치고 있음을 확인하였다. 제작된 능동제어형 전계방출 에미터 어레이는 pulse width modulation으로 구동하는 경우 15㎲의 반응시간을 얻었고 이 값으로는 4bit/color의 계조(gray scale)표현이 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.201-201
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• 2010

DRAM (dynamic random access memory)은 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터의 구조 (1T/1C)를 가지는 구조로써 빠른 동작 속도와 고집적에 용이하다. 하지만 고집적화를 위해서는 최소한의 캐패시터 용량 (30 fF/cell)을 충족시켜 주어야 한다. 이에 따라 캐패시터는 stack 혹은 deep trench 구조로 제작되어야 한다. 위와 같은 구조로 소자를 구현할 시 제작공정이 복잡해지고 캐패시터의 집적화에도 한계가 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 1T-DRAM이 제안되었다. 1T-DRAM은 하나의 트랜지스터로 이루어져 있으며 SOI (silicon-on-insulator) 기판에서 나타나는 floating body effect를 이용하여 추가적인 캐패시터를 필요로 하지 않는다. 하지만 SOI 기판을 이용한 1T-DRAM은 비용측면에서 대량생산화를 시키기는데 어려움이 있으며, 3차원 적층구조로의 적용이 어렵다. 하지만 다결정 실리콘을 이용한 기판은 공정의 대면적화가 가능하고 비용적 측면에서 유리한 장점을 가지고 있으며, 적층구조로의 적용 또한 용이하다. 본 연구에서는 ELA (eximer laser annealing) 방법을 이용하여 비정질 실리콘을 결정화시킨 기판에서 1T-DRAM을 제작하였다. 하지만 다결정 실리콘은 단결정 실리콘에 비해 저항이 크기 때문에, 메모리 소자로서 동작하기 위해서는 높은 바이어스 조건이 필요하다. 게이트 산화막이 얇은 경우, 게이트 산화막의 열화로 인하여 소자의 오작동이 일어나게 되고 게이트 산화막이 두꺼울 경우에는 전력소모가 커지게 된다. 그러므로 메모리 소자로서 동작 할 수 있는 최적화된 게이트 산화막 두께가 필요하다. 제작된 소자는 KrF-248 nm 레이저로 결정화된 ELA 기판위에 게이트 산화막을 10 nm, 20 nm, 30 nm 로 나누어서 증착하여, 전기적 특성 및 메모리 특성을 평가하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제9권6호
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• pp.558-563
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• 1996

We fabricated high voltage hydrogenerated amorphous silicon thin film transistors (a Si:H HVTFT) and investigated its temperature dependent characteristics of from 303 K to 363 K. The results show that the drain current was decreased at low gate voltage and increased at high gate voltage exponentially. According to the increasing the thickness of a Si layer, drain current increased. Difference of drain current at 363 K was increasd at the lower gate voltage and decreased at the higher gate voltage. When the drain and gate voltage of 100 V applied, the drain current increased linearly with rise temperature.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.245-245
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• 2012

차세대 디스플레이로 각광받고 있는 AMOLED에 대한 관심이 높아짐에 따라 구동 소자의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 산화물 반도체 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 100 $cm^2$/Vs 이하의 높은 이동도와 우수한 전기적 특성으로 AMOLED 구동 소자로서 학계에서 입증되어왔고, 현재 여러 기업에서 산화물 반도체를 이용한 박막 트랜지스터 제작 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 열처리 조건을 가변하여 제작한 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 전기적 특성 분석을 목적으로 한다. 실리콘 기판에 oxidation 공정을 이용하여 SiO2 100 nm, DC스퍼터링을 이용하여 ITZO (Indium-Tin-Zinc Oxide) 산화물 반도체 박막 50 nm, 증착된 산화물 반도체 박막의 열처리 후, evaporation을 이용하여 source/drain 전극 Ag 150 nm 증착하여 박막 트랜지스터를 제작하였다. 12 sccm의 산소유량, 1시간의 열처리 시간에서 열처리 온도 $400^{\circ}C$, $200^{\circ}C$의 샘플은 각각 이동도 $29.52cm^2/V{\cdot}s$, $16.15cm^2/V{\cdot}s$, 문턱전압 2.61 V, 6.14 V, $S{\cdot}S$ 0.37 V/decade, 0.85 V/decade, on-off ratio 5.21 E+07, 1.10 E+07이었다. 30 sccm의 산소유량, 열처리 온도 $200^{\circ}C$에서 열처리 시간 1시간, 1시간 30분 샘플은 각각 이동도 $12.27cm^2/V{\cdot}s$, $10.15cm^2/V{\cdot}s$, 문턱전압 8.07 V, 4.21 V, $S{\cdot}S$ 0.89 V/decade, 0.71 V/decade, on-off ratio 4.31 E+06, 1.05 E+07이었다. 산화물 반도체의 열처리 효과 분석을 통하여 높은 열처리 온도, 적은 산소의 유량, 열처리 시간이 길수록 이동도, 문턱전압, $S{\cdot}S$의 산화물 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성이 개선되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.111-116
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• 2006

본 연구에서는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 스위칭소자로 포토센서를 구동 하는 방식의 이미지 센서를 구현하고자 한다. 먼저 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 진공 증착장비로 최적의 비정질실리콘 박막을 형성하고, 이 박막을 이용하여 스위칭소자인 박막트랜지스터와 광전변환소자인 광다이오드를 제조한다. 또한 이들을 결합하여 이미지 센서를 형성하고 그 특성 및 동작을 분석하고 최적의 동작특성을 이끌 수 있는 밀착이미지 센서를 제조한다. 제작한 이미지 센서를 측정한 결과 광전변환소자인 photodiode는 암전류의 경우 $\~10^{-l2}A$정도였으며, 광전류 $\~10^{-9}A$정도로서 Iphoto/Idark ${\ge}10^3$ 이상을 이루어 좋은 광전변환 특성을 갖고 있었다. 또한 a-Si:H TFT의 경우 Ioff ${\le}10^{-l2}A$, Ion ${\le}10^{-6}A$ 으로서 Ion/Ioff ${le}10^6$ 이상을 나타냈으며 Vth는 $2\~4$ volts였고, Id는 수 ${\mu}A$ 정도로 photodiode를 스위치하기에 충분한 전류-전압특성을 나타내고 있다. 이미지 센서 전체 동작 특성을 측정하기 위하여 photodiode의 ITO쪽에 -5volts의 역 bias를 가한 상태에서 TFT의 gate에 $70\;{\mu}sec$의 pulse를 가하여 photodiode에서 생성된 광전류 와 암전류를 측정하였다. 이렇게 하여 측정된 전압은 암상태에서 수십 mvolts이고, 광상태에서는 수백 mvolts로 나타나 우수한 이미지센서 특성을 갖고 있음을 확인하였다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제48권5호
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• pp.315-318
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• 1999

We have proposed and fabricated the new bottom-gated polycrystalline silicon (poly-Si) thin film transistor (TFT) with a partial amorphous-Si region by employing the selective laser annealing. The channel layer of the proposed TFTs is composed of poly-Si region in the center and a-Si region in the edge. The TEM image shows that the local a-Si region is successfully fabricated by the effective cut out of the incident laser light in the upper a-Si layer. Our experimental results show that the ON/OFF current ratio is increased significantly by more than three orders in the new poly-Si TFT compared with conventional poly-Si TFT. The leakage current is decreased significantly due to the highly resistive a-Si re TFTs while the ON-series resistance of the local a-Si is reduced significantly due to the considerable inducement of electron carriers by the positive gate bias, so that the ON-current is not decreased much.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.20-22
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• 2004

유기 EL(Organic Light Emitting diode : OLED)은 자체발광 소자로서 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display)에 비해 빠른 응답속도, 넓은 시야각 등의 뛰어난 화질 표현이 가능하다. 구동 박막 트랜지스터(TFT)의 전류가 OLED의 휘도를 결정하므로, 고품질의 영상을 위해 미세한 TFT 전류 조절 능력이 매우 중요하다. 비정질 실리콘(a-Si) TFT는 그레인 구조를 갖는 다결정 실리콘(poly-Si) TFT에 비해 균일한 전기적 특성을 나타내지만, 장시간 구동에 따른 문턱전압의 열화가 발생한다. 본 논문에서는 상기의 문제점을 최소화하기 위하여 positive bias에 의한 열화를 negative bias로 어닐링하는 구동방법을 제안하였다. 본 회로는 2개의 게이트 선택 신호와 6개의 a-Si TFT로 이루어져 있다. 실험 결과를 통해 추출된 소자 parameter를 바탕으로 제안된 회로의 simulation을 수행 및 검증하였다. 본 회로는 a-Si TFT에서 발생하는 문턱전압 열화 등의 신뢰성 문제를 감소시킨다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.129-129
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• 2003

최근에 능동 영역 액정 표시 소자(Active Matrix Liquid Crystal Display, AMLCD)에서 고해상도와 빠른 응답속도를 요구하게 되면서부터 다결정 실리콘(poly-Si) 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 쓰이게 되었다. 그리고 일반적으로 디스플레이의 기판을 상대적으로 저가의 유리를 사용하기 때문에 저온 공정이 필수적이다. 따라서 새로운 저온 결정화 방법과 부가적으로 최근 디스플레이 개발 동향 중 하나인 대화면에 적용 가능한 공정인 금속유도 결정화 (Silicide Mediated Crystallization, SMC)가 연구되고 있다. 이 소자는 top-gated coplanar구조로 설계되었다. (그림 1)(100) 실리콘 웨이퍼위에 3000$\AA$의 열산화막을 올리고, LPCVD로 55$0^{\circ}C$에서 비정질 실리콘(a-Si:H) 박막을 550$\AA$ 증착 시켰다. 그리고 시편은 SMC 방법으로 결정화 시켜 TEM(Transmission Electron Microscopy)으로 SMC 다결정 실리콘을 분석하였다. 그 위에 TFT의 게이트 산화막을 열산화막 만큼 우수한 TEOS(Tetraethoxysilane)소스로 사용하여 실리콘 산화막을 1000$\AA$ 형성하였고 게이트는 3000$\AA$ 두께로 몰리브덴을 스퍼터링을 통하여 형성하였다. 이 다결정 실리콘은 3$\times$10^15 cm^-2의 보론(B)을 도핑시켰다. 채널, 소스, 드래인을 정의하기 위해 플라즈마 식각이 이루어 졌으며, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막으로 passivation하고, 알루미늄으로 전극을 형성하였다 그리고 마지막에 TFT의 출력특성과 전이특성을 측정함으로써 threshold voltage, the subthreshold slope 와 the field effect mobility를 계산하였다.