• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.406-406
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• 2010

일반적으로, 나노스케일의 MOS 소자에서는 게이트 절연체 두께가 감소함에 따라 tunneling effect의 증가로 인해 PID (plasma induced damage)로 인한 소자 특성 저하 현상을 감소하는 추세로 알려져 있다. 하지만 요즘 많이 사용되고 있는 high-k 게이트 절연체의 경우에는 오히려 더 많은 charge들이 trapping 되면서 PID가 오히려 더 심각해지는 현상이 나타나고 있다. 이러한 high-k 게이트 식각 시 현재는 주로 Hf-based wet etch나 dry etch가 사용되고 있지만 gate edge 영역에서 high-k 게이트 절연체의 undercut 현상이나 PID에 의한 소자특성 저하가 보고되고 있다. 본 연구에서는 이에 차세대 MOS 소자의 gate stack 구조중 issue화 되고 있는 metal gate 층과 gate dielectric 층의 식각공정에 각각 중성빔 식각과 중성빔 원자층 식각을 적용하여 전기적 손상 없이 원자레벨의 정확한 식각 조절을 해줄 수 있는 새로운 two step 식각 공정에 대한 연구를 진행하였다. 먼저 TiN metal gate 층의 식각을 위해 HBr과 $Cl_2$ 혼합가스를 사용한 중성빔 식각기술을 적용하여 100 eV 이하의 에너지 조건에서 하부층인 $HfO_2$와 거의 무한대의 식각 선택비를 얻었다. 하지만 100 eV 조건에서는 낮은 에너지에 의한 빔 스케터링으로 실제 패턴 식각시 etch foot이 발생되는 현상이 관찰되었으며, 이를 해결하기 위하여 먼저 높은 에너지로 식각을 진행하고 $HfO_2$와의 계면 근처에서 100 eV로 식각을 해주는 two step 방법을 사용하였다. 그 결과 anistropic 하고 하부층에 etch stop된 식각 형상을 관찰할 수 있었다. 다음으로 3.5nm의 매우 얇은 $HfO_2$ gate dielectric 층의 정확한 식각 깊이 조절을 위해 $BCl_3$와 Ar 가스를 이용한 중성빔 원자층 식각기술을 적용하여 $1.2\;{\AA}$/cycle의 단일막 식각 조건을 확립하고 약 30 cycle 공정시 3.5nm 두께의 $HfO_2$ 층이 완벽히 제거됨을 관찰할 수 있었다. 뿐만 아니라, vertical 한 식각 형상 및 향상된 표면 roughness를 transmission electron microscope(TEM)과 atomic force microscope (AFM)으로 관찰할 수 있었다. 이러한 중성빔 식각과 중성빔 원자층 식각기술이 결합된 새로운 gate recess 공정을 실제 MOSFET 소자에 적용하여 기존 식각 방법으로 제작된 소자 결과를 비교해 본 결과 gate leakage current가 약 one order 정도 개선되었음을 확인할 수 있었다.

• 접착 및 계면
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• 제22권3호
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• pp.91-97
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• 2021

본 연구는 Parylene C 유전체 표면에 유기 자기조립단분자막(self-assembled monolayer, SAM) 중간층을 도입함으로써 표면특성을 제어하고 최종적으로 유기전계효과 트랜지스터(organic field-effect transistors, OFETs)의 전기적 안정성을 향상시킨 결과를 제시하였다. 유기 중간층을 적용함으로써, Parylene C 게이트 유전체의 표면 에너지를 제어하였으며, OFET의 가장 중요한 성능변수인 전계효과 이동도(field-effect transistor, μ_FET)와 문턱 전압 (threshold voltage, V_th)의 성능향상과 구동 안정성을 증대시켰다. 단순히 Parylene C 유전체를 적용한 Bare OFET에서 μ_FET 값은 0.12 cm²V^-1s^-1가 측정되었으나, hexamethyldisilazane (HMDS)과 octadecyltrichlorosilane (ODTS)를 중간층으로 적용된 소자에서는 각각 0.32과 0.34 cm²V^-1s^-1로 μ_FET가 증가하였다. 또한 1000번의 transfer 특성의 반복측정을 통해 ODTS 처리한 OFET의 μ_FET와 V_th의 변화가 가장 작게 나타남을 확인하였다. 이 연구를 통해 유기 SAM 중간층, 특히 ODTS는 효과적으로 Parylene C 표면을 알킬 사슬로 덮어 극성도를 낮춤과 함께 전하 트래핑을 감소시켜 소자의 전기적 구동 안정성을 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2008년도 International Meeting on Information Display
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• pp.1520-1521
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• 2008

There are several ways to demonstrate white organic light emitting diodes (OLEDs) for displays and solid state lighting applications. Among these approaches are the stacked three primary or two complementary colors light-emitting layers, multiple-doped emissive layer, and excimer and exciplex emission [1-10]. We report on white phosphorescent excimer devices by using two light emitting materials based on platinum complexes. These devices showed a peak EQE of 15.7%, with an EQE of 14.5% (17 lm/W) at $500\;cd/m^2$, and a noticeable improvement in both the CIE coordinates (0.381, 0.401) and CRI (81). Devices with the structure ITO/PEDOT:PSS/TCTA (30 nm)/26 mCPy: 12% FPt (10 nm) /26 mCPy: 2% Pt-4 (15 nm)/BCP (40 nm)/CsF/Al [device 1], ITO/PEDOT:PSS/TCTA (30 nm)/26 mCPy: 2% Pt-4 (15 nm)/26 mCPy: 12% FPt (10 nm)/BCP (40 nm)/CsF/Al [device 2], and ITO/PEDOT:PSS/TCTA (30 nm)/26 mCPy: 2% Pt-4: 12% FPt (25 nm)/BCP (40 nm)/CsF/Al [device 3] were fabricated. In these cases, the emissive layer was either the double-layer of 26 mCPy:12% FPt and 15 nm 26 mCPy: 2% Pt-4, or the single layer of 26mCPy with simultaneous doping of Pt-4 and FPt. Device characterization indicates that the CIE coordinates/CRI of device 2 were (0.341, 0.394)/75, (0.295, 0.365)/70 at 5 V and 7 V, respectively. Significant change in EL spectra with the drive voltage was observed for device 2 indicating a shift in the carrier recombination zone, while relatively stable EL spectra was observed for device 1. This indicates a better charge trapping in Pt-4 doped layers [10]. On the other hand, device 3 having a single light-emitting layer (doped simultaneously) emitted a board spectrum combining emission from the Pt-4 monomer and FPt excimer. Moreover, excellent color stability independent of the drive voltage was observed in this case. The CIE coordinates/CRI at 4 V ($40\;cd/m^2$) and 7 V ($7100\;cd/m^2$) were (0.441, 0.421)/83 and (0.440, 0.427)/81, respectively. A balance in the EL spectra can be further obtained by lowering the doping ratio of FPt. In this regard, devices with FPt concentration of 8% (denoted as device 4) were fabricated and characterized. A shift in the CIE coordinates of device 4 from (0.441, 0.421) to (0.382, 0.401) was observed due to an increase in the emission intensity ratio of Pt-4 monomer to FPt excimer. It is worth noting that the CRI values remained above 80 for such device structure. Moreover, a noticeable stability in the EL spectra with respect to changing bias voltage was measured indicating a uniform region for exciton formation. A summary of device characteristics for all cases discussed above is shown in table 1. The forward light output in each case is approximately $500\;cd/m^2$. Other parameters listed are driving voltage (Bias), current density (J), external quantum efficiency (EQE), power efficiency (P.E.), luminous efficiency (cd/A), and CIE coordinates. To conclude, a highly efficient white phosphorescent excimer-based OLEDs made with two light-emitting platinum complexes and having a simple structure showed improved EL characteristics and color properties. The EQE of these devices at $500\;cd/m^2$ is 14.5% with a corresponding power efficiency of 17 lm/W, CIE coordinates of (0.382, 0.401), and CRI of 81.