• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권8호
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• pp.580-583
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• 2012

The dependency of processing pressure on the electrical performances in amorphous silicon-zinc-tin-oxide thin film transistors (SZTO-TFT) has been investigated. The SZTO channel layers were deposited by using radio frequency (RF) magnetron sputtering method with different partial pressure. The field effect mobility (${\mu}_{FE}$) increased and threshold voltage ($V_{th}$) shifted to negative direction with increasing pressure during deposition processing. As a result, oxygen vacancies generated in SZTO channel layer with increasing partial pressure resulted in negative shift in $V_{th}$ and increase in on-current.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제16권1호
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• pp.34-36
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• 2015

Amorphous SiZnSnO(SZTO) thin film transistors(TFTs) have been fabricated by RF magnetron sputtering process, and they were annealed in air and in wet ambient. The electrical performance and the structure were analyzed by I-V measurement, XPS, AFM, and XRD. The results showed improvement in device performance by wet annealing process compared to air annealing treatment, because free electron was shown to be increased due to reaction of oxygen and hydrogen generating oxygen vacancy. This is understood by the generation of free electrons. We expect the wet annealing process to be a promising candidate to contributing to high electrical performance of oxide thin film transistors for backplane device applications.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권1호
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• pp.926-929
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• 2007

A significant progress has been made in the characterization of zinc oxide (ZnO) semiconductor as a new semiconductor layer instead of amorphous Si semiconductor used in thin film transistor due to its high electron mobility at low deposition temperature which is quite suitable for flexible display and OLED devices. The wet pattering of ZnO is another important issue with regard to mass production of ZnO thin film transistor device. However, the wet behavior of ZnO thin film in aqueous wet etching solutions conventionally used un TFT industry has not been reported yet, in this work, wet corrosion behavior of RF magnetron sputtered ZnO thin film in various wet solutions such as phosphoric and nitric acid solutions was studied using by electrochemical analysis. The effects of deposition parameters such as RF power and oxygen partial pressure on corrosion rate are also examined.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.272-275
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• 2019

We investigated the electrical characteristics of amorphous silicon-zinc-tin-oxide (a-SZTO) thin films deposited by RF-magnetron sputtering at room temperature depending on the deposition time. We fabricated a thin film transistor (TFT) with a bottom gate structure and various channel thicknesses. With increasing channel thickness, the threshold voltage shifted negatively from -0.44 V to -2.18 V, the on current ($I_{on}$) and field effect mobility (${\mu}_{FE}$) increased because of increasing carrier concentration. The a-SZTO film was fabricated and analyzed in terms of the contact resistance and channel resistance. In this study, the transmission line method (TLM) was adopted and investigated. With increasing channel thickness, the contact resistance and sheet resistance both decreased.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.15-15
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• 2008

산화물 반도체가 실리콘 기반의 기술을 대체할 새로운 기술로써 주목을 받기 시작하면서, 산화아연을 이용한 박막트랜지스터가 많은 주목을 받고 있다. 여기에 기존의 $SiO_2$를 대체할 새로운 High-k Material에 대한 연구 또한 진행되고 있는데, 이들의 가장 큰 문제점중 하나는 Interface Charge Trap이며, 그에 따른 결과로 히스테리시스 특성이 나타나게 되고, 이는 소자의 신뢰성에 큰 걸림돌이 되고 있다. 이번 연구에서는, High-k Material들 중의 하나인, $HfO_2$를 게이트 절연막으로 사용함에 있어서 Interface Charge Trap이 발생하는 문제를 해결하고자 하며, Low-k Material중에서 비교적 높은 유전상수를 갖는 $Al_2O_3$를 Buffer Layer로써 사용하여, 히스테리시스 특성을 향상 시켰다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.497-497
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• 2013

Semiconducting amorphous InGaZnO (a-IGZO) has attracted significant research attention as improved deposition techniques have made it possible to make high-quality a-IGZO thin films. IGZO thin films have several advantages over thin film transistors (TFTs) based on other semiconducting channel layers.The electron mobility in IGZO devices is relatively high, exceeding amorphous Si (a-Si) by a factor of 10 and most organic devices by a factor of $10^2$. Moreover, in contrast to other amorphous semiconductors, highly conducting degenerate states can be obtained with IGZO through doping, yet such a state cannot be produced with a-Si. IGZO thin films are capable of mobilities greaterthan 10 $cm^2$/Vs (higher than a-Si:H), and are transparent at visible wavelengths. For oxide semiconductors, carrier concentrations can be controlled through oxygen vacancy concentration. Hence, adjusting the oxygen partial pressure during deposition and post-deposition processing provides an effective method of controlling oxygen concentration. In this study, we deposited IGZO thinfilms at optimized conditions and then analyzed the film's electrical properties, surface morphology, and crystal structure. Then, we explored how to generate IGZO thin films using DC magnetron sputtering. We also describe the construction and characteristics of a bottom-gate-type TFT, including the output and transfer curves and bias stress instability mechanism.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제18권3호
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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.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.53.2-53.2
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• 2010

지금까지 능동 구동 디스플레이의 TFT backplane에 사용하고 있는 채널 물질로는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 저온 폴리실리콘(low temperature poly-Si)이 대표적이다. 수소화된 비정질 실리콘은 TFT-LCD 제조에 주로 사용되는 물질로 제조 공정이 비교적 간단하고 안정적이며, 생산 비용이 낮고, 소자 간 특성이 균일하여 대면적 디스플레이 제조에 유리하다. 그러나 a-Si:H TFT의 이동도(mobility)가 1 cm2/Vs이하로 낮아 Full HD 이상의 대화면, 고해상도, 고속 동작을 요구하는 UD(ultra definition)급 디스플레이를 개발하는데 있어 한계 상황에 다다르고 있다. 또한 광 누설 전류(photo leakage current)의 발생을 억제하기 위해서 화소의 개구율(aperture ratio)을 감소시켜야하므로 패널의 투과율이 저하되고, 게이트 전극에 지속적으로 바이어스를 인가 시 TFT의 문턱전압(threshold voltage)이 열화되는 문제점을 가지고 있다. 문제점을 극복하기 위한 대안으로 근래 투명 산화물 반도체(transparent oxide semiconductor)가 많은 관심을 얻고 있다. 투명 산화물 반도체는 3 eV 이상의 높은 밴드갭(band-gap)을 가지고 있어 광 흡수도가 낮아 투명하고, 광 누설 전류의 영향이 작아 화소 설계시 유리하다. 최근 다양한 조성의 산화물 반도체들이 TFT 채널 층으로의 적용을 목적으로 활발하게 연구되고 있으며 ZnO, SnO2, In2O3, IGO(indium-gallium oxide), a-ZTO(amorphous zinc-tin-oxide), a-IZO (amorphous indium-zinc oxide), a-IGZO(amorphous indium-galliumzinc oxide) 등이 그 예이다. 이들은 상온 또는 $200^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 PLD(pulsed laser deposition)나 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition)으로 손쉽게 증착이 가능하다. 특히 이중에서도 a-IGZO는 비정질임에도 불구하고 이동도가 $10\;cm2/V{\cdot}s$ 정도로 a-Si:H에 비해 월등히 높은 이동도를 나타낸다. 이와 같이 a-IGZO는 비정질이 가지는 균일한 특성과 양호한 이동도로 인하여 대화면, 고속, 고화질의 평판 디스플레이용 TFT 제작에 적합하고, 뿐만 아니라 공정 온도가 낮은 장점으로 인해 플렉시블 디스플레이(flexible display)의 backplane 소재로서도 연구되고 있다. 본 실험에서는 rf sputtering을 이용하여 증착한 a-IGZO 박막에 대하여 열처리 조건 변화에 따른 a-IGZO 박막들의 광학적, 전기적 특성변화를 살펴보았고, 이와 더불어 a-IGZO 박막을 TFT에 적용하여 소자의 특성을 분석함으로써, 열처리에 따른 Transfer Curve에서의 우리가 요구하는 Threshold Voltage(Vth)의 변화를 관찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.262-262
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• 2016

최근 고해상도 디스플레이가 주목받으면서 기존 비정질 실리콘(a-Si)을 대체할 수 있는 재료에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. a-Si의 경우 간단한 공정 과정, 적은 생산비용, 대면적화가 가능하다는 장점이 있지만 전자 이동도가 매우 낮은 단점이 있다. 반면, 산화물 반도체는 비정질 상태에서 전자 이동도가 높으며 큰 밴드갭을 가지고 있어 투명한 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 저온공정이 가능하여 기판의 제한이 없는 장점을 가지고 있다. 대표적으로 가장 널리 연구되고 있는 산화물 반도체는 a-IGZO(amorphous indium-gallium-zinc oxide)이다. 그러나 InZnO(IZO) 기반의 산화물 반도체에서 carrier suppressor 역할을 하는 Ga(gallium)은 수요에 대한 공급이 원활하지 못하여 비싸다는 단점이 있다. 그러므로 경제적이면서 a-IGZO와 유사한 전기적 특성을 나타낼 수 있는 suppressor 물질이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 IZO 기반의 산화물 반도체에서 Ga을 Hf(hafnium), Zr(zirconium), Si(silicon)으로 대체하여 용액증착(solution-deposition) 공정으로 각각의 채널층을 형성한 back-gate type의 박막 트랜지스터(thin-film transistor, TFT) 소자를 제작하였다. 용액증착 공정은 물질의 비율을 자유롭게 조절할 수 있고, 대기압의 조건에서도 공정이 가능하기 때문에 짧은 공정시간과 저비용의 장점이 있다. 제작된 소자는 p-type Si 위에 게이트 절연막으로 100 nm의 열산화막이 성장된 기판을 사용하였다. 표준 RCA 클리닝 후에 각 solution 물질을 spin coating 방식으로 증착하였다. 이후, photolithography, develop, wet etching의 과정을 거쳐 채널층 패턴을 형성하였다. 또한, 산화물 반도체의 전기적 특성을 향상시키기 위해서 후속 열처리 과정(post deposition annealing, PDA)은 필수적이다. CTA 방식은 높은 열처리 온도와 긴 열처리 시간의 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 $100^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도와 짧은 열처리 시간의 장점을 가지는 MWI (microwave irradiation)를 후속 열처리로 진행하였다. 그 결과, 각 물질로 구현된 소자들은 기존 a-IGZO와 비교하여 적은 양의 carrier suppressor로도 우수한 전기적 특성 및 안정성을 얻을 수 있었다. 따라서, Si, Hf, Zr 기반의 산화물 반도체는 기존의 Ga을 대체하여 저비용으로 디스플레이를 구현할 수 있는 IZO 기반 재료로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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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.