• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.34 no.2
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• pp.85-89
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• 2021

High reliability thin film transistors are important factors for next-generation displays. The reliability of transparent a-IGZO semiconductors is being actively studied for display applications. A plasma treatment can fill the oxygen vacancies in the channel layer and the channel layer/insulating layer interface so that the device can work stably under a bias voltage. This paper studies the effect of plasma treatment on the performance of a-IGZO TFT devices. The influence of different plasma gases on the electrical parameters of device and its working reliability are reviewed. The article mentions argon, fluorine, hydrogen and several ways of processing in the atmosphere. Among these methods, F (fluorine) plasma treatment can maximize equipment reliability. It is expected that the presented results will form a basis for further research to improve the reliability of a-IGZO TFT.

• Journal of IKEEE
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• v.21 no.2
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• pp.170-173
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• 2017

In this study, we fabricate amorphous indium gallium zinc oxide (a-IGZO) thin-film transistors (TFTs) with three different gate electrode materials of Al, Mo and Pt on plastic substrates and investigate their electrical characteristics. Compared to an a-IGZO TFT with Al gate electrode, the threshold voltage of an a-IGZO TFT with a Pt electrode decreases from -4.2 to -0.3 V. and the filed-effect mobility is improved from 15.8 to $22.1cm^2/V{\cdot}s$. The threshold voltage shift of the TFT is affected by the difference between the work function of the gate electrode and the Fermi energy of the channel layer. Moreover, the Pt gate electrode is considered to be the suitable material in terms of the electrical characteristics of the TFT. In addition, an description on an a-IGZO TFT with a Mo electrode will be given here.

• Journal of the Korean Society of Radiology
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• v.17 no.4
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• pp.625-631
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• 2023

The important requirement of industrial dynamic X-ray detector operating under high tube voltage up to 450 kVp for 24 hours and 7 days is to obtain significantly high radiation resistance. This study presents the radiation resistance characteristics of various thin film transistors (TFTs) with a-Si, poly-Si and IGZO semiconducting layers. IGZO TFT offering dozens of times higher field effect mobility than a-Si TFT was processed with highly hydrogenated plasma in between IGZO semiconducting layer and inter-layered dielectric. The hydrogenated IGZO TFT showed most sustainable radiation resistance up to 10,000Gy accumulated, thus, concluded that it is a sole switching device in X-ray imaging sensor offering dynamic X-ray imaging at high frame rate under extremely severe radiation environment such as automated X-ray inspection.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.36 no.5
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• pp.463-473
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• 2023

In recent years, the transparent amorphous oxide thin film transistor represented by indium-gallium-zinc-oxide (IGZO) has become the first choice of the next generation of integrated circuit control components. This article contributes an overview of IGZO thin-film transistors (TFTs), including their fundamental principles and recent advancements. The paper outlines various TFT structures and places emphasis on the fabrication process of the active layer. The result showed that the size of the active layer including the length-to-width ratio and the width could have a significant effect on the mobility. And the process of TFT could influence the crystal structure of IGZO thin film. Furthermore, the article presents an overview of recent applications of IGZO TFTs, such as their use in display drivers and TFT memories. At last, the future development of IGZO TFT is forecasted in this paper.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.340.2-340.2
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• 2014

최근 비정질 산화물 반도체는 가시광 영역에서의 투명도와 낮은 공정 온도, 그리고 높은 Field-effect mobility로 인해 Thin film transistors의 Active channel layer의 재료로 각광 받고 있다. ZnO, IZO, IGO, ITGO등의 많은 산화물 반도체들이 TFT의 채널층으로의 적용을 위해 활발히 연구되고 있으며, 특히 비정질 IGZO는 비정질임에도 불구하고 Mobility가 $10cm^2/Vs$ 정도로 기존의 a-Si:H 보다 높은 Mobility 특성을 나타내고 있어 대화면 디스플레이와 고속 구동을 위한 LCD에 적용 할 수 있으며 또한 낮은 공정 온도로 인해 플렉서블 디스플레이에 응용될 수 있다는 장점이 있다. 우리는 RF magnetron sputtering법으로 증착한 비정질 IGZO TFT(Thin Film Transistors)의 전기적 특성과 IGZO 박막의 특성에 미치는 RF power의 영향을 연구하였다. 제작한 TFTs의 Active channel layer는 산소분압 1%, Room temperature에서 RF power별(50~150 W)로 Si wafer 기판 위에 30nm로 증착 하였고 100 nm의 $SiO_2$가 절연체로 사용되었다. 또한 박막 특성을 분석하기 위해 같은 Chamber 분위기에서 100 nm로 IGZO 박막을 증착하였다. 비정질 IGZO 박막의 X-ray reflectivity(XRR)을 분석한 결과 RF Power가 50 W에서 150 W로 증가 할수록 박막의 Roughness는 22.7 (${\AA}$)에서 6.5 (${\AA}$)로 감소하고 Density는 5.9 ($g/cm^3$)에서 6.1 ($g/cm^3$)까지 증가하는 경향을 보였다. 또한 제작한 IGZO TFTs는 증착 RF Power가 증가함에 따라 Threshold voltage (VTH)가 0.3~4(V)로 증가하는 경향을 나타내고 Filed-effect mobility도 6.2~19 ($cm^2/Vs$)까지 증가하는 경향을 보인다. 또한 on/off ratio는 모두 > $10^6$의 값을 나타내며 subthreshold slope (SS)는 0.3~0.8 (V/decade)의 값을 나타낸다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.22 no.4
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• pp.179-184
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• 2023

We propose the modeling methodology of CMOS inverter made of LTPO TFT using a machine learning. LTPO can achieve advantages of LTPS TFT with high electron mobility as a driving TFT and IGZO TFT with low off-current as a switching TFT. However, since the unified model of both LTPS and IGZO TFTs is still lacking, it is necessary to develop a SPICE-compatible compact model to simulate the LTPO current-voltage characteristics. In this work, a generic framework for combining the existing formula of I-V characteristics with artificial neural network is presented. The weight and bias values of ANN for LTPS and IGZO TFTs is obtained and implemented into PSPICE circuit simulator to predict CMOS inverter. This methodology enables efficient modeling for predicting LTPO TFT circuit characteristics.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.254-255
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• 2014

RF magnetron sputtering법으로 증착한 비정질 IGZO 박막과 이를 Active layer로 이용한 TFT의 Transfer 특성에 대한 RF Power의 영향에 대해 연구하였다. Carrier concentration은 Sputtering 공정 중에 산소 분압으로 조절하였다. RF Power가 75에서 150W로 증가할수록 IGZO 박막의 Roughness는 12.2에서 $6.5{\AA}$ 감소하였고 Density는 6.0에서 $6.1g/cm^3$로 증가하였다. 또한, 모든 IGZO 박막은 가시광 영역에서 85% 이상의 투과율을 보였고 Optical band gap은 미세하게 감소하였다. RF Power가 증가할수록 a-IGZO TFT의 Threshold voltage는 0.9에서 7V로 증가하였고, Subthreshold slope은 0.3에서 0.8 V/decade로 증가하였다. 하지만 Mobility는 11에서 $19cm^2/V{\cdot}s$로 증가하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.242.1-242.1
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• 2011

산화물 반도체는 높은 이동도와 낮은 공정 온도, 넓은 밴드갭으로 인한 투명성등 많은 장정을 가지고 있어 최근 많이 연구되고 있다. 그 중에서도 InGaZnO (IGZO)는 In, Ga 함유량으로 박막의 전기적 특성을 쉽게 조절할 수 있고 상온에서 비정질 상태로 증착되어 균일성에 장점이 있다. IGZO 박막을 TFT에 적용 시 MOSFET과는 다르게 축적 상태에서 채널이 형성되기 때문에 산화물 반도체 내에 캐리어 농도는 TFT 특성에 많은 영향을 미친다. 또한, 실리콘 기반의 트랜지스터는 이온 주입 및 확산 공정을 통해서 선택적으로 $10^{20}/cm^3$ 이상의 고농도 도핑을 실시하여 좋은 트랜지스터 특성을 확보할 수 있으나 IGZO 박막에는 이러한 접근이 불가능하다. 따라서 IGZO 박막의 캐리어 농도를 조절할 수 있으면 소스/드레인과 반도체의 접촉 저항 감소 및 전계 효과 이동도등 많은 특성을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 UV light를 이용하여 IGZO 박막의 캐리어 농도를 조절하였다. IGZO 박막은 UV light 조사로 인해 Mo와 IGZO박막의 접촉저항이 $3{\times}10^3\;{\Omega}^*cm$에서 $1{\times}10^2\;{\Omega}^*cm$로 감소하였다. 이는 UV 조사로 표면에 금속-OH 결합이 생성되어 IGZO 박막의 캐리어 농도가 ${\sim}5{\times}10^{15}/cm^3$에서 ${\sim}3{\times}10^{17}/cm^3$까지 증가하기 때문이다. 또한 표면에 생성된 OH기는 강한 친수성 성질을 보여주고 표면의 높은 에너지 상태는 Self-Assembly Monolayer (SAM) 공정 적용이 가능 하다. 본 실험에서는 SAM 공정을 적용하여 IGZO-based TFT 제작에 성공하였고, 이 TFT는 UV 조사 시간에 따라 전계 효과 이동도가 0.03 $cm^2/Vs$에서 2.1 $cm^2/Vs$으로 100배 정도 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.215.2-215.2
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• 2015

We fabricated dual active layer (DAL) thin film transistors (TFTs) with indium tin zinc oxide (ITZO) and indium gallium zinc oxide (IGZO) thin film layers using solution process. The ITZO and IGZO layer were used as the front and back channel, respectively. In order to investigate the bias stress stability of ITZO SAL (single active layer) and ITZO/IGZO DAL TFT, a gate bias stress of 10 V was applied for 1500 s under the dark condition. The SAL TFT composed of ITZO layer shows a poor positive bias stability of ${\delta}VTH$ of 13.7 V, whereas ${\delta}VTH$ of ITZO/IGZO DAL TFT was very small as 2.6 V. In order to find out the evidence of improved bias stress stability, we calculated the total trap density NT near the channel/gate insulator interface. The calculated NT of DAL and SAL TFT were $4.59{\times}10^{11}$ and $2.03{\times}10^{11}cm^{-2}$, respectively. The reason for improved bias stress stability is due to the reduction of defect sites such as pin-hole and pores in the active layer.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.60.1-60.1
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• 2011

비정질 indium-gallium-zinc-oxide (a-IGZO)는 thin film transistor (TFT)에 적용되는 대표적인 active layer로써 높은 이동도를 갖고, 도핑 농도의 제어가 용이하며 낮은 온도에서도 대면적에 증착할 수 있는 특성을 가지고 있다. 특히 저온에서 대면적 증착이 가능한 장점을 갖고 있어 LCD 분야뿐만 아니라 다양한 분야에서 상용화하려는 연구가 시도되고 있다. a-IGZO를 구성하는 물질 중에 이동도에 중요한 역할을 미치는 In은 대표적인 투명전극물질인 indium-tin oxide (ITO)에서 고전류 구동에 의한 확산이 널리 알려져 이에 대한 증명과 개선을 위한 연구가 진행되고 있다. 보고된 결과에 따르면 device에 지속적인 구동 전압을 가했을 때 In이 유기층로 확산되어 organic light emitting diode(OLED)의 성능을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, a-IGZO에서도 고전류 구동에 의한 indium의 이동이 필수불가결하다고 판단된다. 본 연구에서는 a-IGZO TFT에 고전압 구동을 반복적으로 시행함으로써 발생하는 전기적 특성의 변화를 확인하였고, 동일한 소자의 전극과 채널 사이의 계면에서 In 분포를 energy dispersive spectrometer (EDS)로 관찰하여 In 분포와 전기적 특성 간의 상관관계에 대해 연구하였다.