• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.264-264
• /
• 2016

최근에 charge trap flash (CTF) 기술은 절연막에 전하를 트랩과 디트랩 시킬 때 인접한 셀 간의 간섭현상을 최소화하여 오동작을 줄일 수 있으며 낸드 플래시 메모리 소자에 적용되고 있다. 낸드 플래시 메모리는 고집적화, 대용량화와 비휘발성 등의 장점으로 인해 핸드폰, USB, MP3와 컴퓨터 등에 이용되고 있다. 기존의 실리콘 기반의 플래시 메모리 소자는 좁은 밴드갭으로 인해 투명하지 않고 고온에서의 공정이 요구되는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 실리콘의 대체 물질로 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자들이 연구되고 있다. 산화물 반도체 기반의 플래시 메모리 소자는 넓은 밴드갭으로 인한 투명성을 가지고 있으며 저온에서 공정이 가능하여 투명하고 유연한 기판에 적용이 가능하다. 다양한 산화물 반도체 중에서 비정질 In-Ga-Zn-O (a-IGZO)는 비정질임에도 불구하고 우수한 전기적인 특성과 화학적 안정성을 갖기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 플래시 메모리의 고집적화가 요구되면서 절연막에 high-k 물질을 atomic layer deposition (ALD) 방법으로 적용하고 있다. ALD 방법을 이용하면 우수한 계면 흡착력과 균일도를 가지는 박막을 정확한 두께로 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, high-k 물질을 절연막에 적용하면 높은 유전율로 인해 equivalent oxide thickness (EOT)를 줄일 수 있다. 특히, HfOx와 AlOx가 각각 trap layer와 blocking layer로 적용되면 program/erase 동작 속도를 증가시킬 수 있으며 넓은 밴드갭으로 인해 전하손실을 크게 줄일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 ALD 방법으로 AlOx와 HfOx를 게이트 절연막으로 적용한 a-IGZO 기반의 thin-film transistor (TFT) 플래시 메모리 소자를 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 제작 방법으로는, p-Si 기판 위에 열성장을 통한 100 nm 두께의 SiO2를 형성한 뒤, 채널 형성을 위해 RF sputter를 이용하여 70 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였다. 이후에 소스와 드레인 전극에는 150 nm 두께의 In-Sn-O (ITO)를 RF sputter를 이용하여 증착하였고, ALD 방법을 이용하여 tunnel layer에 AlOx 5 nm, trap layer에 HfOx 20 nm, blocking layer에 AlOx 30 nm를 증착하였다. 최종적으로, 상부 게이트 전극을 형성하기 위해 electron beam evaporator를 이용하여 platinum (Pt) 150 nm를 증착하였고, 계면 결함을 최소화하기 위해 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $400^{\circ}C$, 30 분의 조건으로 열처리를 했다. 측정 결과, 103 번의 program/erase를 반복한 endurance와 104 초 동안의 retention 측정으로부터 큰 열화 없이 메모리 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 결과적으로, high-k 물질과 산화물 반도체는 고성능과 고집적화가 요구되는 향후 플래시 메모리의 핵심적인 물질이 될 것으로 기대된다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• v.15 no.6
• /
• pp.315-319
• /
• 2014

In this paper, we investigate visible light stress instability in radio frequency (RF) sputtered a-IGZO thin film transistors (TFTs). The oxygen flow rate differs during deposition to control the concentration of oxygen vacancies, which is confirmed via RT PL. A negative shift is observed in the threshold voltage ($V_{TH}$) under illumination with/without the gate bias, and the amount of shift in $V_{TH}$ is proportional to the concentration of oxygen vacancies. This can be explained to be consistent with the ionization oxygen vacancy model where the instability in $V_{TH}$ under illumination is caused by the increase in the channel conductivity by electrons that are photo-generated from oxygen vacancies, and it is maintained after the illumination is removed due to the negative-U center properties.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
• /
• 2008.10a
• /
• pp.1208-1211
• /
• 2008

We study the amorphous In-Ga-Zn-O thin-film transistors (TFTs) properties under monochromatic illumination ($\lambda=420nm$) with different intensity. TFT off-state drain current ($I_{DS_off}$) was found to increase with the light intensity while field effect mobility ($\mu_{eff}$) is almost unchanged; only small change was observed for sub-threshold swing (S). Due to photo-generated charge trapping, a negative threshold voltage ($V_{th}$) shift is also observed. The photofield-effect analysis suggests a highly efficient UV photocurrent conversion in a-IGZO TFT. Finally, a-IGZO mid-gap density-of-states (DOS) was extracted and is more than an order lower than reported value for a-Si:H, which can explain a good switching properties of the a-IGZO TFTs.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
• /
• 2009.10a
• /
• pp.998-1001
• /
• 2009

A new flexible TFT backplane structure with improved mechanical reliability is proposed. Amorphous indium-gallium-zinc-oxide (a-IGZO) thin film transistors based on this structure have been fabricated on a polyimide substrate, and the resultant mechanical durability has been evaluated in a cyclic bending test. The panel can withstand 10,000 bending cycles at a bending radius of 5 mm without any noticeable TFT degradation. After 10K bending cycles, the change of threshold voltage, mobility, sub-threshold slope, and gate leakage current were only -0.22V, -0.13$cm^2$/V-s, -0.05V/decade, and $-3.05{\times}10^{-13}A$, respectively.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.04b
• /
• pp.63-64
• /
• 2009

The TFTs have been fabricated with 3 different geometry SID electrodes which have the same channel W/L ratio (W/L = 5) due to constant channel resistance, The 3 samples have different channel widths (350, 150, and $25\;{\mu}m$) and channel lengths (70, 30, and $5\;{\mu}m$) by fixed channel W/L ratio simultaneously on one chip for reliable comparisons. Resultant on-current and field effect mobility are proportional to the channel width, while the subthreshold swing is inversely proportional to the channel width mainly due to the change of contact resistance. These results show that the contact resistance strongly affects the device performances and should be considered in the applications.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.465-465
• /
• 2013

Inorganic 물질인 SiO2 dielectric 위에 organic dielectric PVP (4-vinyphenol)를 spin coating으로 올려, inorganic/organic dielectric 형태의 double layer구조로 High-performance amorphous indiumgallium zinc oxide thin-film transistors (IGZO TFT)를 제작하여 보았다. SiO2 dielectric을 buffer layer로 80 nm, PVP는 10Wt% 400 nm로 구성하였으며, 200 nm single SiO2 dielectric과 동일한 수준의 leakage current 특성을 MIM Capacitor 구조를 통해서 확인할 수 있었다. 이 소자의 장점은 용액공정의 도입으로 공정 시간의 단축 및 원가 절감을 이룰 수 있으며, dielectric과 channel 사이의 균일한 interface의 형성으로 interface trap 개선 및 Yield 향상의 장점을 갖는다. 우리는 실험을 통해서 SiO2 buffer layer가 수직 electric field에 의한 leakage current을 제어하고, PVP dielectric은 interface를 개선하는 것을 확인하였다. Vth의 negative shift 및 slope의 향상으로 구동전압이 줄어들고, 균일한 I-V Curve 형성을 통해서 Process Yield의 향상을 확인하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
• /
• v.22 no.9
• /
• pp.747-750
• /
• 2009

The TFTs have been fabricated with 3 different geometry SID electrodes which have the same channel W/L ratio (W/L = 5) due to constant channel resistance, The 3 samples have different channel widths (350, 150, and 25 ${\mu}m$) and channel lengths (70, 30, and 5 ${\mu}m$) by fixed channel W/L ratio simultaneously on one chip for reliable comparisons. Resultant on-current and field effect mobility are proportional to the channel width, while the subthreshold swing is inversely proportional to the channel width mainly due to the change of contact resistance. These results show that the contact resistance strongly affects the device performances and should be considered in the applications.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.133-133
• /
• 2016

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.54.1-54.1
• /
• 2010

산화물 기반의 TFT는 유리, 금속, 플라스틱 등 기판 종류에 상관없이 균일한 제작이 가능하며, 상온 및 저온에서 대면적으로 제작이 가능하고, 저렴한 비용으로 제작 가능하다는 장점 때문에 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 현재 TFT 물질로 많이 연구되고 있는 산화물은 ZnO (3.4 eV)나 InOx (3.6 eV), GaOx (4.9 eV), SnOx(3.7 eV)등의 물질과 각각의 조합으로 구성된 재료들이 주로 사용되고 있으며, 가장 많은 연구가 이루어진 ZnO 기반의 TFT는 mobility와 switching 속도에서 우수한 특성을 보이나, 트렌지스터의 안정성이 떨어지는 것으로 보고 되고 있다. 그러나 IGZO 물질의 경우 결정학적으로 비정질이며 상온 및 저온에서 대면적으로 제작이 가능하고, 높은 전자 이동도의 특성을 가지고 있는 장점 때문에 최근 차세대 산화물 트렌지스터로 각광받고 있다. IGZO TFT 소자의 경우 Ag, Au, In, Pt, Ti, ITO 등 다양한 전극 물질이 사용되고 있는데, 이들 중 active channel과 ohmic contact을 이루는 Al, Ti, Ag의 적용을 통해 향상된 성능을 얻을 수 있다. 하지만 이들 전극 재료는 TFT 소자 제작시 필수적인 열처리 공정에 노출되면서 active channel 과 전극 사이 계면에 문제점을 야기할 수 있다. 특히, Ti의 경우 산화가 잘되기 때문에 전극계면에 TiO2를 형성하여 contact resistance의 큰 영향을 미치는 것으로 보고 되고 있다. 본 연구에서는 ohmic 전극재료인 Ti 또는 Ti/Au를 적용하여 TFT 소자 제작 및 특성에 대한 평가를 진행했으며, 열처리에 따른 전극과 IGZO 계면 사이의 미세구조와 전기적인 특성간의 상관관계를 연구하였다. 이를 통해, 소자 제작 공정을 최적화하고 신뢰성 있는 소자 특성을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2015.08a
• /
• pp.207.2-207.2
• /
• 2015

차세대 디스플레이 소자로서 TAOS TFT (transparent amorphous oxide semiconductor Thin Film Transistor)가 주목 받고 있다. 또한, 최근에는 값 비싼 전자 제품을 저렴하고 간단히 처분 할 수 있는 시스템으로 대신 하는 연구가 진행되고 있다. 그중, cellulose-fiber에 전기적 시스템을 포함시키는 e-paper에 대한 관심이 활발하다. cellulose fiber는 가볍고 깨지지 않으며 휘는 성질을 가지고 있다. 가격도 저렴하고 가공이여 용이하여 차세대 기판의 재료로서 주목받고 있다. 하지만, cellulose-fiber 위에는 고온의 열처리공정과 고품질 박막 성장이 어려워서 TFT 제작에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 산화물 반도체를 이용하여 TFT를 제작한 사례가 보고되고 있다. 또한, 채널 물질 뿐만 아니라 cellulose fiber에도 다른 물질을 첨가하거나 증착하여 전기적 화학적 특성을 개선시킨 사례도 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 가장 저품질의 용지로 알려진 신문지와 A4용지를 gate dielectric을 이용하여서 a-IGZO TFT를 제작하였다. 하지만, cellulose fiber로 만들어진 TFT의 경우에는 고온의 열처리가 불가능 하다. 따라서 저온에서 높을 효율은 보이는 microwave energy를 이용하여 열처리를 진행하였다. 추가적으로 저품질의 종이의 특성을 개선시키기 위해서 high-k metal-oxide solution precursor를 첨가 하여 TFT의 특성을 개선시켰다. 결과적으로 cellulose fiber에 metal-oxide solution precursor을 첨가하는 공정과 micro wave를 조사하는 방법을 사용하여 100도 이하에서 cellulose fiber를 저렴하고 우수한 성능의 TFT를 제작에 성공하였다.