• Journal of Information Display
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• v.13 no.2
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• pp.61-66
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• 2012

The double-layered Ti/Si barrier metal is demonstrated for the source/drain Cu interconnections in oxide semiconductor thin-film transistors (TFTs). The transmission electromicroscopy and ion mass spectroscopy analyses revealed that the double-layered barrier structure suppresses the interfacial reaction and the interdiffusion at the interface after thermal annealing at $350^{\circ}C$. The underlying Si layer was found to be very useful for the etch stopper during wet etching for the Cu/Ti layers. The oxide TFTs with a double-layered Ti/Si barrier metal possess excellent TFT characteristics. It is concluded that the present barrier structure facilitates the back-channel-etch-type TFT process in the mass production line, where the four- or five-mask process is used.

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

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.207.1-207.1
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• 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 가공이 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.341-341
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• 2011

최근 AMOLED 구동이 가능한 소자에 대한 연구가 활발히 진행중이다. AMOLED구동 가능소자는 LTPS TFT, a-Si TFT, OTFT, Oxide TFT가 있으며 그 중에서 현재 대부분 LTPS TFT를 사용하고 있다. LTPS TFT는 높은 전자 이동도와 안정성을 가지고 있기 때문에 현재 각광 받는 AMOLED에 잘 맞는다. 하지만 LTPS TFT는 고비용, 250$^{\circ}C$ 이상의 공정온도, Substrate가 Glass, Metal로 제한 된다는 문제점이 있으며, 균일성이 낮고 현재 대면적 기술이 부족한 상태이다. 해결방안으로 AMOLED를 타겟으로 하는 Oxide TFT 기술이 떠오르고 있다. Oxide TFT는 이동도가 높고 저온공정이 가능하며 Substrate로 Plastic 기판을 사용할 수가 있어 차후에 Flexible 소자로서의 적용이 가능하다. 또한 기존의 진공장비 사용대신 용액공정이 가능하여 장비사용시간 및 절차를 단축시킬 수 있어 비용적인 유리함을 가지고 있다. Oxide TFT는 단결정 산화물과 다결정 복합 산화물 두 가지 범주를 가지고 있다. Oxide TFT의 재료물질은 ZnO, ZTO, IZO, SnO2, Ga2O3, IGO, In2O3, ITO, InGaO3(ZnO)5, a-IGZO이 있다. 본 연구에서는 산화물질 중 하나인 ZTO를 이용하여 TFT 소자를 제작하였다. 산화물 특성상 열처리 온도에 따라 형성되는 결정의 정도가 다르기 때문에 온도 및 시간 변수에 따른 ZTO의 특성변화에 초점을 맞추어 연구함으로서 최적화된 조건을 찾고자 실험을 진행하였다. 실험을 위한 기판으로 n-type wafer을 사용하였다. PE-CVD 장비를 이용하여 SiNx를 120 nm 증착하고, ZTO 용액을 spin-coating을 이용하여 channel layer을 형성하였다. 균일하게 형성된 ZTO의 결정을 위하여 200$^{\circ}C$, 300$^{\circ}C$, 400$^{\circ}C$, 500$^{\circ}C$에서 1시간, 3시간, 6시간, 10시간의 온도 및 시간 변수를 두어 공기 중에서 열처리 하였다. ZTO는 약 30 nm 두께로 형성되었다. Thermal evaporator를 이용하여 Source, Drain의 알루미늄 전극을 형성하고, wafer 뒷면에는 Silver paste를 이용하여 Gate전극을 만들었다. 제작된 소자를 dark room temperature에서 측정하였다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.18 no.3
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• pp.141-143
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• 2017

Novel structured thin film transistors (TFTs) of amorphous silicon zinc tin oxide (a-SZTO) were designed and fabricated with a thin metal layer between the source and drain electrodes. A SZTO channel was annealed at $500^{\circ}C$. A Ti/Au electrode was used on the SZTO channel. Metals are deposited between the source and drain in this novel structured TFTs. The mobility of the was improved from $14.77cm^2/Vs$ to $35.59cm^2/Vs$ simply by adopting the novel structure without changing any other processing parameters, such as annealing condition, sputtering power or processing pressure. In addition, stability was improved under the positive bias thermal stress and negative bias thermal stress applied to the novel structured TFTs. Finally, this novel structured TFT was observed to be less affected by back-channel effect.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.301.2-301.2
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• 2016

Metal-oxide thin-film transistors (TFTs) have gained a considerable interest in transparent electronics owing to their high optical transparency and outstanding electrical performance even in an amorphous state. Also, these metal-oxide materials can be solution-processed at a low temperature by using deep ultraviolet (DUV) induced photochemical activation allowing facile integration on flexible substrates [1]. In addition, high-dielectric constant (k) inorganic gate dielectrics are also of a great interest as a key element to lower the operating voltage and as well as the formation of coherent interface with the oxide semiconductors, which may lead to a considerable improvement in the TFT performance. In this study, we investigated the electrical properties of solution-processed high-k strontium-doped AlOx (Sr-AlOx) gate dielectrics. Using the Sr-AlOx as a gate dielectric, indium-gallium-zinc oxide (IGZO) TFTs were fabricated and their electrical properties are analyzed. We demonstrate IGZO TFTs with a 10-nm-thick Sr-AlOx gate dielectric which can be operated at a low voltage (~5 V).

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.56-56
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• 2008

ZnO Oxide TFT with organic dielectric was prepared. ZnO thin film as active channel was prepared by plasma enhanced atomic deposition technique. Organic dielectric was spin coated on the gate metal. The structure of prepared TFT is bottom gate type and top contact structure. The characterization of oxide TFT was performed. We obtained the mobility of $0.7cm^2$/Vs, the threshold voltage of -14V, and the on-off ratio of $10^4$. We also obtained good output characterization with solid saturation.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.269-269
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• 2007

최근 평판디스플레이 산업이 성장함에 따라 품질향상을 위한 연구가 활발히 진행중이며 또한, 부품 소재 개발에 박차를 가하고 있다. 대형 평판디스플레이 중 낮은 전력소모와 광시야각이 우수한 TFT-LCD가 각광받고 있다. TFT-LCD 소자의 투명전극으로 사용되기 위해서는 면저항 10~1k Ohm/sq., 광투과율 85% 이상의 특성이 요구되며 ITO(Indium Tin Oxide의 약자) 타겟을 스퍼터링한 박막이 일반적으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 $In_2O_3$ 나노 분말 제조 공법으로 제작된 ITO 타겟을 사용하여 양산성 및 대형화에 적합한 DC 마그네트론 스퍼터 방식으로 투명전극을 제조하였다. 일반적으로 사용되는 고정식 DC 마그네트론 스퍼터 방식은 타겟표면에 재증착(back deposition)되는 저급산화물로 인해 이물 또는 노즐(Nodule) 이 형성되고 이로 인해 비이상적이고 불안정한 방전 플라즈마가 박막의 특성을 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 이동식 DC 마그네트론 스퍼터 방식을 채택하였으며 대형 타겟을 이용한 대형화 기판 제작과 안정적인 sputter yield로 인해 uniformity가 우수한 ITO 박막을 제조하였다. ITO 박막의 저면저항 고투과율 특성을 구현하기 위해 공정변수인 산소분압, 전류밀도(DC power) 그리고 증착온도에 따른 ITO 박막의 미세조직과 결정성을 관찰하였으며 전기적 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.200-200
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• 2010

In recent times, metal oxide semiconductors thin films transistor (TFT), such as zinc and indium based oxide TFTs, have attracted considerable attention because of their several advantageous electrical and optical properties. There are many deposition methods for fabrication of ZnO-based materials such as chemical vapor deposition, RF/DC sputtering and pulsed laser deposition. However, these vacuum process require expensive equipment and result in high manufacturing costs. Also, the methods is difficult to fabricate various multicomponent oxide semiconductor. Recently, several groups report solution processed metal oxide TFTs for low cost and non vacuum process. In this study, we have newly developed solution-processed TFTs based on Ti-related multi-component transparent oxide, i. e., InTiO as the active layer. We propose new multicomponent oxide, Titanium indium oxide(TiInO), to fabricate the high performance TFT through the sol-gel method. We investigated the influence of relative compositions of Ti on the electrical properties. Indium nitrate hydrate [$In(NO^3).xH_2O$] and Titanium isobutoxide [$C_{16}H_{36}O_4Ti$] were dissolved in acetylacetone. Then monoethanolamine (MEA) and acetic acid ($CH_3COOH$) were added to the solution. The molar concentration of indium was kept as 0.1 mol concentration and the amount of Ti was varied according to weighting percent (0, 5, 10%). The complex solutions become clear and homogeneous after stirring for 24 hours. Heavily boron (p+) doped Si wafer with 100nm thermally grown $SiO_2$ serve as the gate and gate dielectric of the TFT, respectively. TiInO thin films were deposited using the sol-gel solution by the spin-coating method. After coating, the films annealed in a tube furnace at $500^{\circ}C$ for 1hour under oxygen ambient. The 5% Ti-doped InO TFT had a field-effect mobility $1.15cm^2/V{\cdot}S$, a threshold voltage of 4.73 V, an on/off current ratio grater than $10^7$, and a subthreshold slop of 0.49 V/dec. The 10% Ti-doped InO TFT had a field-effect mobility $1.03\;cm^2/V{\cdot}S$, a threshold voltage of 1.87 V, an on/off current ration grater than $10^7$, and a subthreshold slop of 0.67 V/dec.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.64.1-64.1
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• 2012

Next generation displays such as high performance LCD, AMOLED, flexible display and transparent display require specific TFT back-planes. For high performance TFT back-planes, low temperature poly silicon (LTPS), and metal-oxide semiconductors are studied. Flexible TFT backplanes require low temperature processible organic semiconductors. Not only development of active semiconducting materials but also design and synthesis of semiconductor corresponding gate dielectric materials are important issues in those display back-planes. In this study, we investigate the high heat resistant polymeric gate dielectric materials for organic TFT and inorganic TFT with good insulating properties and processing chemical resistance. We also controlled and optimized surface energy and morphology of gate dielectric layers for direct printing process with solution processible organic and inorganic semiconductors.