• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.506-508
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• 2005

In general, organic TFTs are comprised of four components: gate electrode, gate dielectric, organic active semiconductor layer, and source and drain contacts. The TFT current, in turn, is typically determined by channel length and width, carrier field effect mobility, gate dielectric thickness and permittivity, contact resistance, and biasing conditions. More recently, a number of techniques and processes have been introduced to the fabrication of OTFT circuits and displays that aim specifically at reduced fabrication cost. These include microcontact printing for the patterning of metals and dielectrics, the use of photochemically patterned insulating and conducting films, and inkjet printing for the selective deposition of contacts and interconnect pattern. In the fabrication of organic TFTs, microcontact printing has been used to pattern gate electrodes, gate dielectrics, and source and drain contacts with sufficient yield to allow the fabrication of transistors. We were fabricated a pentacene OTFTs on flexible PEN film. Au/Cr was used for the gate electrode, parylene-c was deposited as the gate dielectric, and Au/Cr was chosen for the source and drain contacts; were all deposited by ion-beam sputtering and patterned by microcontact printing and lift-off process. Prior to the deposition of the organic active layer, the gate dielectric surface was treated with octadecyltrichlorosilane(OTS) from the vapor phase. To complete the device, pentacene was deposited by thermal evaporation and patterned using a parylene-c layer. The device was shown that the carrier field effect mobility, the threshold voltage, the subthreshold slope, and the on/off current ratio were improved.

• 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.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.110-115
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• 2010

본 논문에서는 rf 마그네트론 스퍼터링 기술을 이용하여 코닝 글라스 기판 위에 갈륨이 도핑된 산화아연(GZO)을 투명 전도막으로 제작하여 그 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. GZO 박막의 제작은 Zn : 97[wt%], $Ga_2O_3$ : 3[wt%]의 GZO 세라믹 타겟을 이용하였으며, 기판온도 및 산소압력과 같은 증착조건을 변화시키며 증착하였다. 본 연구에서 제작된 GZO 박막중 기판온도 200[$^{\circ}C$], Ar 50[sccm], $O_2$ 5[sccm], rf power 80[W] 및 증착압력 5[mtorr]의 조건에서 제작된 박막에서 가시광 영역에서 90[%] 이상의 높은 가시광 투과율, $2.536{\times}10^{-4}[{\Omega}{\cdot}cm]$의 비저항, $7.746{\times}10^{20}[cm^{-3}]$의 캐리어 농도 및 31.77[$cm^2V{\cdot}S$]의 캐리어 이동도로 가장 좋은 전기적 특성이 관찰되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.2
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• pp.851-856
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• 2003

We have investigated the material and electrical properties of $Bi_{4-x}La_xTi_3O_{12}$ (BLT) ferroelectric thin film for ferroelectric nonvolatile memory applications of capacitor type and single transistor type. The 120nm thick BLT films were deposited on $Pt/Ti/SiO_2/Si$ and $SiO_2/Nitride/SiO_2$ (ONO) substrates by the sol-gel spin coating method and were annealed at $700^{\circ}C$. It was observed that the crystallographic orientation of BLT thin films were strongly affected by the excess Bi content and the intermediate rapid thermal annealing (RTA) treatment conditions regardeless of two type substrates. However, the surface microstructure and roughness of BLT films showed dependence of two different type substrates with orientation of (111) plane and amorphous phase. As increase excess Bi content, the crystallographic orientation of the BLT films varied drastically in BLT films and exhibited well-crystallized phase. Also, the conversion of crystallographic orientation at intermediate RTA temperature of above $450^{\circ}C$ started to be observed in BLT thin films with above excess 6.5% Bi content and the rms roughness of films is decreased. We found that the electrical properties of BLT films such as the P-V hysteresis loop and leakage current were effectively modulated by the crystallographic orientations change of thin films.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권9호
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• pp.611-615
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• 2001

Y₂O₃ 박막은 MFISFET형 FRAM의 절연층으로써 응용이 기대되고 있다. 본 논문에서는 ICP에서 Cl₂/Ar 플라즈마를 이용하여 Y₂O₃ 박막을 식각하였다. Y₂O₃박막의 식각율과 YMnO₃ 에 대한 Y₂O₃ 박막의 선택비를 Cl₂/(Cl₂＋Ar) 가스혼합비에 따라 조사하였다. Cl₂/(Cl₂＋Ar) 가스 혼합비가 0.2일 때 Y₂O₃ 박막의 식각 속도는 302Å/min 으로 최대였으며, 그때 YMnO₃ 에 대한 Y₂O₃ 박막의 선택비는 2.4 이었다. Cl₂가스의 첨가량에 따라 Y₂O₃박막의 식각 속도에 어떠한 영향이 있는지 조사하기 위해 OES를 이용하였고, 식각 후 표면 반응을 알아보기 위하여 XPS 분석을 수행하였다. XPS 분석 결과 Y과 Cl과의 화학 반응이 있음을 확인하였고 그러한 분석결과는 SIMS 분석으로 확인되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권7호
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• pp.8-16
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• 2010

본 연구에서는 산소분압조건이 radio 주파수(RF) 마그네트론 스퍼터링으로 증착된 Al이 도핑된 ZnO (AZO) 박막의 성질에 미치는 영향을 조사하였다. Hall, photoluminescence (PL), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 측정들은 0.9의 산소분압으로 증착된 AZO 박막의 경우 p형 전도도를 나타내었지만 반면에 0 - 0.6 범위의 산소분압으로 증착된 AZO 박막의 경우는 n형 전도도가 관찰 되었다는 것을 보여주고 있다. 또한 PL 및 XPS 결과는 zinc vacancies 와 oxygen interstitials등과 같은 억셉터 같은 결함들이 0.9의 산소분압으로 증착된 AZO 박막 내에서 증가해서 그 결과 p형 전도도의 AZO 박막을 형성하였다는 것을 알려주고 있다. Hall 결과는 0 - 0.6 범위의 산소분압으로 증착된 AZO 박막을 투명 박막 트랜지스터 응용에서 전극층으로 사용할 수 있음을 가리키고 있다. X-ray diffraction 해석으로부터 더 큰 산소분압으로 증착 된 AZO 박막 들이 더 큰 tensile 스트레스 뿐 만 아니라 더 작은 grain 크기를 가지면서 더 악화 된 결정질 특성을 가진다는 사실을 확인 하였는데 이는 증착 도중에 더 많은 산소원자들이 주입되는 것과 관련이 있음을 알 수 있었다. atomic force 마이크로스코프의 연구에서 산소분압을 사용하여 증착된 박막에서 더 완만한 표면 거칠기를 관찰하였는데 산소원자들의 주입이 더 큰 비저항을 초래하였다는 것을 Hall 측정으로도 확인할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.5-5
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• 2009

Thin-film-transistors (TFTs) that can be prepared at low temperatures have attracted much attention because of the great potential for transparent and flexible electronics. One of the mainstreams in this field is the use of organic semiconductors such as pentacene. But device performance of the organic TFTs is still limited due to low field-effect mobility and rapid degradation after exposing to air. Alternative approach is the use of amorphous oxide semiconductors as a channel. Amorphous oxide semiconductors (AOSs) based TFTs showed the fast technological development, because AOS films can be fabricated at room temperature and exhibit the possibility in application like flexible display, electronic paper, and larges solar cells. Among the various AOSs, a-IGZO has lots of advantages because it has high channel mobility, uniform surface roughness and good transparency. [1] The high mobility is attributed to the overlap of spherical s-orbital of the heavy post-transition metal cations. This study demonstrated the effect of the variation in channel thickness from 30nm to 200nm on the TFT device performance. When the thickness was increased, turn-on voltage and subthreshold swing was decreased. The a-IGZO channels and source/drain metals were deposited with shadow mask. The a-IGZO channel layer was deposited on $SiO_2$/p-Si substrates by RF magnetron sputtering, where RF power is 150W. And working pressure is 3m Torr, at $O_2/Ar$ (2/28 sccm) atmosphere. The electrodes were formed with electron-beam evaporated Ti (30 nm) and Au (70 nm) bilayer. Finally, Al (150nm) as a gate metal was thermal-evaporated. TFT devices were heat-treated in a furnace at 250 $^{\circ}C$ and nitrogen atmosphere for 1hour. The electrical properties of the TFTs were measured using a probe-station. The TFT with channel thickness of 150nm exhibits a good subthreshold swing (SS) of 0.72 V/decade and on-off ratio of $1{\times}10^8$. The field effect mobility and threshold voltage were evaluated as 7.2 and 8 V, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.348-348
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• 2014

차세대 디스플레이 구동 회로 소자를 위한 재료로서, Amorphous Oxide Semiconductor (AOS)가 주목받고 있다. AOS는 기존의 Amorphous Silicon과 비교하여 뛰어난 이동도를 가지고 있으며, 넓은 밴드 갭에 의한 투명한 광학적 특성을 가지고 있다. 이러한 장점을 이용하여, AOS 박막은 thin film transistor (TFT)의 active channel로 이용 되고 있다. 하지만, AOS를 이용한 TFT의 경우, 시간이 경과함에 따라 $O_2$ 및 $H_2O$ 흡착에 의해 전기적 특성이 변하는 현상이 있다. 이러한 현상은 소자의 신뢰성에 있어 중요한 문제가 된다. 이러한 문제를 연구하기 위해 본 논문에서는, AOS 박막을 이용하여 bottom 게이트형 TFT를 제작하였다. 이를 위해 먼저, p-type Si 위에 건식산화방식으로 $SiO_2$(100 nm)를 성장시켜 게이트 산화막으로 이용하였다. 그리고 Zn과 Sn이 1: 2의 조성비를 가진 ZnSnO (ZTO) 용액을 제조한 후, 게이트 산화막 위에 spin coating 하였다. Splin coating된 용액에 남아 있는 솔벤트를 제거하기 위해 10분 동안 $230^{\circ}C$로 열처리를 한 후, 포토리소그래피와 에칭 공정을 이용하여 ZTO active channel을 형성하였다. 그 후, 박막 내에 남아 있는 불순물을 제거하고 ZTO TFT의 전기적인 특성을 향상시키기 위하여, $600^{\circ}C$의 열처리를 30분 동안 진행 하여 junctionless형 TFT 제작을 완료 하였다. 제작된 소자의 시간 경과에 따른 열화를 확인하기 위하여, 대기 중에서 2시간마다 HP-4156B 장비를 이용하여 전기적인 특성을 확인 하였으며, 이러한 열화는 후처리 공정을 통하여 회복시킬 수 있었다. 열화의 회복을 위한 후처리 공정으로, 퍼니스를 이용한 고온에서의 열처리와 microwave를 이용하여 저온 처리를 이용하였다. 결과적으로, TFT는 소자가 제작된 이후, 시간에 경과함에 따라서 on/off ratio가 감소하여 열화되는 경향을 보여 주었다. 이러한 현상은, TFT 소자의 ZTO back-channel에 대기 중에 있는 $O_2$ 및 $H_2O$의 분자의 물리적인 흡착으로 인한 것으로 보인다. 그리고 추가적인 후처리 공정들에 통해서, 다시 on/off ratio가 회복 되는 현상을 확인 하였다. 이러한 추가적인 후처리 공정은, 열화된 소자에 퍼니스에 의한 고온에서의 장시간 열처리, microwave를 이용한 저온에서 장시간 열처리, 그리고 microwave를 이용한 저온에서의 단 시간 처리를 수행 하였으며, 모든 소자에서 성공적으로 열화 되었던 전기적 특성이 회복됨을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는, 저온임에도 불구하고, microwave를 이용함으로 인하여, 물리적으로 흡착된 $O_2$ 및 $H_2O$가 짧은 시간 안에 ZTO TFT의 back-channel로부터 탈착이 가능함과 동시에 소자의 특성을 회복 가능 함 의미한다.

• 한국진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.435-441
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• 2008

본 논문은 TIPS Pentacene을 유기반도체로 사용한 유기박막 트랜지스터의 용제에 따른 전기적 특성에 대한 연구로서, 용제로는 chlorobenzene, p-xylene, chloroform, toluene을 사용하였으며, 회전 도포 방법을 사용하여 TIPS pentacene을 혼합하여 적층하였다. chlorobenzene을 사용하여 만들어진 유기박막 트랜지스터는 $1.0{\times}10^{-2}cm^2/V{\cdot}s$의 전계효과 이동도, $4.3{\times}10^3$의 on/off 비율, 5.5 V의 문턱전압의 특성을 보였다. 반대로, chloroform을 사용하여 만들어진 유기박막 트랜지스터는 $5.8{\times}10^{-7}cm^2/V{\cdot}s$의 전계효과 이동도, $1.1{\times}10^2$의 on/off 비율, 1.7 V의 문턱전압의 특성을 보였다. 또한 각 용제에 따른 TIPS pentacene 결정크기를 AFM을 통하여 측정하였다. 이와 같은 결과들을 통하여, 더 높은 끊는점을 가진 용제는 TIPS Pentacene의 더 큰 결정 크기와 높은 결정화 성향으로 인하여 더 좋은 전기적 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었으며, 본 실험에서는 끓는점이 가장 높은 chlorobenzene을 사용한 TIPS Pentacene 유기박막 트랜지스터가 가장 좋은 전기적 특성을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.239-248
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• 2006

본 논문에서는 pHEMT(pseudo-morphic High Electron Mobility Transistor)로 구성된 저잡음 증폭기 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)를 이용하여 극저온에서 동작하는 전파 망원경 수신기 전단부용 22 GH2 대역 저잡음 증폭기 모듈을 설계, 제작하였다. pHEMT MMIC 선정에는, 극저온에서의 동작이 입증된 pHEMT 공정을 사용하여 제작된 저잡음 증폭기 MMIC를 선택하였다. 선정된 2개의 MMIC는 박막(thin film) 세라믹 기판에 장착하여 모듈화 하였다. 모듈화 시 하우징(housing)과 캐리어(carrier) 사이의 간극을 제거하고 전파 흡수체를 사용하여 불필요한 구조에 의한 발진을 제거하였다. 또한 커넥터와 기판 사이의 부정합으로 나타나는 잡음 및 이득의 열화를 리본 조정을 통해 개선시켜 상온에서 최적의 성능을 가지도록 했다. 제작된 증폭기 모듈은 상온에서 $21.5{\sim}23.5GHz$ 대역 내 이득 $35dB{\pm}1dB$, 잡음지수 $2.37{\sim}2.57dB$를 보였다. 제작된 증폭기는 헬륨 냉각기를 이용하여 $15^{\circ}K$로 냉각 후 측정 결과, 대역 내에서 이득 35 dB 이상, 잡음온도 $28{\sim}37^{\circ}K$를 얻었다.