• 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 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.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2009.10a
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• pp.531-533
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• 2009

We've studied the optical and electrical properties of amorphous indium gallium zinc oxide thin-film transistor (a-IGZO TFT). When the a-IGZO TFT was illuminated at a wavelength of 660 nm, the offstate drain current was slightly increased, while below 550 nm it was increased significantly. The a-IGZO TFT was extremely sensitive, with deep-level defects at approximately 2.25 eV near the midgap.

• 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 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 Electrical Engineering and Technology
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• v.6 no.4
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• pp.539-542
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• 2011

Thin-film transistors (TFTs) are fabricated using an amorphous indium gallium zinc oxide (a-IGZO) channel layer by rf-magnetron sputtering. Oxygen partial pressure significantly changed the transfer characteristics of a-IGZO TFTs. Measurements performed on a-IGZO TFT show the change of threshold voltage in the transistor channel layer and electrical properties with varying $O_2$ ratios. The device performance is significantly affected by adjusting the $O_2$ ratio. This ratio is closely related with the modulation generation by reducing the localized trapping carriers and defect centers at the interface or in the channel layer.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.108-109
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• 2014

본 논문에서는 gate와 drain bias stress하에서의 a-IGZO thin-film transistors (TFTs)의 비대칭 열화 메커니즘 분석을 진행하였다. Gate와 drain bias stress하에서의 a-IGZO TFT의 열화 현상은 conduction band edge 근처에 존재하는 oxygen vacancy-related donor-like trap의 발생으로 예상되며, TFT의 channel layer 내에서의 비대칭 열화현상은 source의 metal과 a-IGZO layer간의 contact에 전압이 인가되었을 경우, reverse-biased Schottky diode에 의한 source 쪽에서의 높은 electric field가 trap generation을 가속화시킴으로써 일어나는 것임을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1424-1425
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• 2011

비절질 IGZO TFT를 제작하여 양의 DC 및 AC에 대한 bias stability를 측정하였다. 소자특성이 상당부분 양의 방향으로 움직여 전류가 감소하였다. 따라서 기존의 Shift-Register는 양의 스트레스 전압을 지속적으로 받기 때문에 회로가 제대로 동작하지 않을 수 있다. 따라서 우리는 양의 스트레스 전압을 받지않는 새로운 Shift-register를 고안하고 SPICE 시뮬레이션을 통하여 안정한 출력을 확인하였다.

• 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 Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.58-58
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• 2009

gate로 ITO가 150nm의 두께로 coating된 Glass위에 절연막인 SiNx를 각각 $150^{\circ}C$와 $200^{\circ}C$로 RTA한 후 channel layer 로 IGZO를 sputtering 하였다. 그 후 전극으로 Al을 evaporation 하였고 이렇게 만든 소자의 I-V 특성과 Transfer 분석을 통해 mobility, Threshold voltage등의 변화를 관찰하여 Insulator의 열처리가 IGZO TFT의 특성에 어떠한 효과를 주는지 분석하였다.