• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.61.1-61.1
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• 2011

본 연구에서는 Zinc Tin Oxide (ZTO)/Ag/ZTO 다층 투명 전극을 제작하고 이를 비정질 ZTO (a-ZTO) 채널을 기반으로 한 TFT에 적용하여 투명 TFT의 전기적 특성을 확인하였다. 15${\times}$15 mm 크기의 ITO (gate)/Glass 기판상에 ALD법으로 투명 $Al_2O_3$절연층을 형성하고, RF sputtering법으로 50nm 두께의 a-ZTO 채널층을 형성하였다. 열처리를 위하여 Hot plate를 이용해 대기 중에서 $300^{\circ}C$의 온도로 20분간 열처리하여 채널 특성을 최적화 하였다. 이후 투명 Source/Drain으로 ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극을 DC/RF sputtering법으로 패터닝하여 투명 TFT를 완성하였고, 평가를 위해 금속 (Mo)을 Source/Drain으로 사용한 TFT를 제작하여 그 성능을 비교하였다. ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극은 Ag의 삽입으로 인하여 3.96ohm/square의 매우 낮은 면저항과 $3.24{\times}10-5ohm-cm$의 비저항을 나타내었으며, Antireflection 효과에 의해 가시광선 영역 (400~600 nm)에서 86.29%의 투과율을 나타내었다. ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극 기반 투명 TFT는 $6.80cm^2/V-s$의 이동도와 $8.2{\times}10^6$의 $I_{ON}/I_{OFF}$비를 나타내어 금속 Source/Drain 전극에 준하는 특성을 나타내었다. 뿐만 아니라 전체 소자의 투과도 또한 ~73.26% 수준을 나타내어 투명 TFT용 Source/Drain 전극으로서 ZTO/Ag/ZTO 다층 투명 전극의 가능성을 확인하였다.

• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.409-409
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• 2012

모바일 및 TV, 모니터 부분에서 AMOLED의 비약적인 시장 점유율 확대와 더불어 TFT 소자 부문에서도 많은 집중과 연구개발이 이루어지고 있다. 높은 이동도를 필요로 하는 AMOLED의 구동 회로에 채널층으로서 a-Si이 낮은 이동도로 인한 한계에 부딪히며 더 이상 쓰일 수 없게 되었고, 현재 우수한 이동도와 균일성, 제조 원가 절감의 효과 등 많은 장점을 보유한 산화물 TFT가 접목되고 있다. 현재까지 IGZO, ZnO 등이 많이 연구되며 실제로 AMOLED 용 TFT 소자에 적용 되고 있다. 본 연구에서는 산화물질인 ZTO (Zinc-Tin-Oxide)를 이용하여 TFT를 제작하였다. n-type 웨이퍼에 PECVD를 이용하여 $SiO_2$를 100 nm 증착한 뒤 spin coater로 ZTO용액을 30 nm 증착하였다. ZTO의 최적화된 열처리 온도인 $450^{\circ}C$에서 annealing을 해준 다음에 thermal evaporator로 source와 drain을 증착하였다. Gate 컨택을 위하여 웨이퍼 후면에 silver paste를 이용해 소자를 완성하였다. 산화물질 특성상 환경변화에 민감한 경향성을 보이기 때문에 현재 산화물 TFT는 신뢰성 분석에 많은 연구가 진행되고 있다. 완성된 ZTO TFT 소자를 빛과 수분에 일정한 시간 노출시킨 뒤 I-V 측정을 통하여 소자 열화를 분석하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.26 no.12
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• pp.676-680
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• 2016

We have investigated the properties of thin film transistors(TFT) fabricated using zinc tin oxide(ZTO) thin films deposited via on-axis sputtering and FTS methods. ZTO thin films deposited by FTS showed lower root-mean-square(RMS) roughness and more uniformity than those deposited via on-axis sputtering. We observed enhanced electrical properties of ZTO TFT deposited via FTS. The ZTO films were deposited at room temperature via on-axis sputtering and FTS. The as-deposited ZTO films were annealed at $400^{\circ}C$. The TFT using the ZTO films deposited via FTS process exhibited a high mobility of $12.91cm^2/V.s$, a low swing of 0.80 V/decade, $V_{th}$ of 5.78 V, and a high $I_{on/off}$ ratio of $2.52{\times}10^6$.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.16 no.2
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• pp.62-64
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• 2015

We have investigated zinc tin oxide (ZTO) thin films under various silicon ratios. ZTO TFTs were fabricated by solution processing with the bottom gate structure. Furthermore, annealing process was performed at different temperatures in various annealing conditions, such as air, vacuum and wet ambient. Completed fabrication of ZTO TFT, and the performance of TFT has been compared depending on the annealing conditions by measuring the transfer curve. In addition, structure in ZTO thin films has been investigated by X-ray diffraction spectroscopy (XRD) and Scanning electron microscope (SEM). It is confirmed that the electrical performance of ZTO TFTs are improved by adopting optimized annealing conditions. Optimized annealing condition has been found for obtaining high mobility.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.189-189
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• 2010

최근 연구와 생산에 가속이 붙기 시작한 AMOLED는 모두 LTPS TFT를 사용하고 있다. LTPS TFT는 높은 전자 이동도를 가지고 있기 때문에 현재 각광 받는 AMOLED에 잘 맞는다. 하지만 LTPS TFT는 균일성이 낮고 고비용이라는 문제점이 있으며, 현재 대면적 기술이 부족한 상태이다. 극복방안으로 AMOLED를 타겟으로 하는 Oxide TFT와 a-Si TFT의 기술이 발전되고 있다. Oxide TFT는 AMOLED backplane으로 사용될 수 있는 강력한 후보 중의 하나이다. Oxide TFT는 단결정 산화물과 다결정 복합 산화물 두 가지 범주를 가지고 있다. 본 연구에서는 다결정 Oxide TFT의 하나인 ZTO TFT를 연구함으로서 Engineer의 근본적 이슈인 저비용에 초점을 맞추어 소자특성을 확인해보도록 한다. n-type wafer 에 PE-CVD 장비를 이용하여 SiNx를 120 nm 증착하고, channel layer인 ZTO 용액을 spin-coating을 이용하여 형성하였다. 균일하게 형성된 ZTO의 결정을 위하여 $500^{\circ}C$에서 1시간 동안 공기 중에서 annealing을 하였다. 과정을 거친 ZTO는 약 30 nm 두께로 형성되었다. Thermal evaporator를 이용하여 Source, Drain의 전극을 형성 하고, wafer 뒷면에는 Silver paste를 이용하여 Gate를 형성하였다. 제작된 소자를 dark room temperature 에서 측정 하였다. 측정된 소자는 우수한 전기적 특성과 0.96 cm2/Vs 인 이동도를 얻어냈다. 이러한 소자의 안정성에 따른 전기적 특성을 관측하기 위하여 상온에서 $100^{\circ}C$ 까지의 온도 스트레스를 주었다. Stress에 따른 소자는 상온에서 시작하여 온도가 올라갈수록 이동도가 낮아지고, 문턱전압 증가와 SS이 커짐을 알 수 있었다. 캐리어의 운동 매커니즘에서 온도가 올라가면 격자진동의 영향을 크게 받음으로서 캐리어의 이동도가 낮아져 전기적 특성이 낮아지는 점이 본 연구에도 적용됨을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 화학적 안정성을 지닌 소자라는 점과 더불어 여타 TFT공정에 비하여 현저히 낮은 공정비용을 통하여 AMOLED가 요구하는 수준의 특성에 가까운 소자를 제작할 수 있다는 것을 확인하였으며 앞으로의 추가적인 연구에 따라서 더욱 완성된 공정기술을 기대할 수 있었다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2007.08a
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• pp.875-877
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• 2007

Zinc tin oxide (ZTO) sol-gel solution was synthesized for ink-jet printable semiconducting ink. Bottom-contact type TFT was produced by printing the ZTO layer between the source and drain electrodes. The transistor involving the ink-jet printed ZTO had the $mobility\;{\sim}\;0.01\;cm^2V^{-1}s^{-1}$. We demonstrated the direct-writing of semiconducting oxide for solution processed TFT fabrication.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.127-127
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• 2011

We investigate the transparent TFTs using a transparent ZnSnO3 (ZTO)/Ag/ZTO multilayer electrode as S/D electrodes with low resistivity of $3.24{\times}10^{-5}$ ohm-cm, and high transparency of 86.29% in ZTO based TFTs. The Transparent TFTs (TTFTs) are prepared on glass substrate coated 100 nm of ITO thin film. On atomic layer deposited $Al_2\;O_3$, 50 nm ZTO layer is deposited by RF magnetron sputtering through a shadow mask for channel layer using ZTO target with 1 : 1 molar ratio of ZnO : $SnO_2$. The power of 100W, the working pressure of 2mTorr, and the gas flow of Ar 20 sccm during the ZTO deposition. After channel layer deposition, a ZTO (35 nm)/Ag (12 nm)/ZTO(35 nm) multilayer is deposited by DC/RF magnetron sputtering to form transparent S/D electrodes which are patterned through the shadow mask. Devices are annealed in air at 300$^{\circ}C$ for 30 min following ZTO deposition. Using UV/Visible spectrometer, the optical transmittances of the TTFT using ZTO/Ag/ ZTO multilayer electrodes are compared with TFT using Mo electrode. The structural properties of ZTO based TTFT with ZTO/Ag/ZTO multilayer electrodes are analyzed by high resolution transmission electron microscopy (HREM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The transfer and output characterization of ZTO TTFTs are examined by a customized probe station with HP4145B system in are.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.543-543
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• 2013

Thin-film transistors (TFTs) based on oxide semiconductors have been regarded as promising alternatives for conventional amorphous and polycrystalline silicon TFTs. Oxide TFTs have several advantages, such as low temperature processing, transparency and high field-effect mobility. Lots of oxide semiconductors for example ZnO, SnO2, In2O3, InZnO, ZnSnO, and InGaZnO etc. have been researched. Particularly, zinc-tin oxide (ZTO) is suitable for channel layer of oxide TFTs having a high mobility that Sn in ZTO can improve the carrier transport by overlapping orbital. However, some issues related to the ZTO TFT electrical performance still remain to be resolved, such as obtaining good electrical contact between source/drain (S/D) electrodes and active channel layer. In this study, the bottom-gate type ZTO TFTs with staggered structure were prepared. Thin films of ZTO (40 nm thick) were deposited by DC magnetron sputtering and performed at room temperature in an Ar atmosphere with an oxygen partial pressure of 10%. After annealing the thin films of ZTO at $400^{\circ}C$ or an hour, Cu, Mo, ITO and Ti electrodes were used for the S/D electrodes. Cu, Mo, ITO and Ti (200 nm thick) were also deposited by DC magnetron sputtering at room temperature. The channel layer and S/D electrodes were defined using a lift-off process which resulted in a fixed width W of 100 ${\mu}m$ and channel length L varied from 10 to 50 ${\mu}m$. The TFT source/drain series resistance, the intrinsic mobility (${\mu}i$), and intrinsic threshold voltage (Vi) were extracted by transmission line method (TLM) using a series of TFTs with different channel lengths. And the performances of ZTO TFTs were measured by using HP 4145B semiconductor analyzer. The results showed that the Cu S/D electrodes had a high intrinsic field effect mobility and a low effective contact resistance compared to other electrodes such as Mo, ITO and Ti.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1342_1342
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• 2009

Zinc tin oxide (ZTO) based thin-film transistors (TFTs) were fabricated on glass substrate by using sol-gel method. The fabricated ZTO TFT had bottom gate and top contact structure with ZTO layer formed by spin coating from ZTO solution. The fabricated TFT showed field-effect mobility of about 2 - $4\;cm^2/V{\cdot}s$ with on/off current ratios >$10^7$, and threshold voltage of 2 V.