| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 봄 (05/23 ~ 05/24, 여수 엠블호텔(THE MVL)) |
| 권호 | 19권 1호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료(Optical Functional and Display Materials) |
| 제목 | Effects of Al composition on performance and stability of AZO/ZnO thin film transistors fabricated by Atomic Layer Deposition method |
| 초록 | ZnO를 기반으로 한 산화물 박막트랜지스터(TFT)의 경우에 높은 이동도, 대면적 증착, 낮은 공정온도 뿐만 아니라 투명성의 장점을 지니기 때문에 기존 박막트랜지스터의 채널층 물질인 Si을 대체할 수 있는 물질로 연구되고 있다. 또한 Al을 도핑한 ZnO(AZO)의 경우, 소량의 Al 도핑은 Zn의 자리를 치환하여 전자농도를 증가시키는 역할을 한다. 하지만 과량의 Al 도핑시 Al2O3상이 생성되면서 캐리어 농도가 다시 감소한다. 또한 AZO TFT의 경우는 ZnO TFT에 비해 신뢰성은 향상되지만 이동도는 감소하는 결과를 보인다고 알려져 있다. 따라서 ZnO 채널층의 높은 이동도는 유지하면서 AZO층을 통한 신뢰성 향상의 이득을 얻고자하여 얇은 AZO를 버퍼층으로 적용한 AZO(5nm)/ZnO(25nm) bi-layer TFT를 고안하였다. 절연막인 SiO2(100nm)와 채널층 ZnO(25nm)사이에 AZO(5nm)가 버퍼층으로 성장 되었으며, Al 조성을 달리한 AZO 버퍼층이 적용된 AZO/ZnO bi-layer TFT의 이동도와 신뢰성에 대한 영향이 연구되었다. ALD를 사용하여 성장온도 200℃에서 Al 조성(0, 5, 10, 14at%)을 달리한 AZO버퍼층(5nm) / ZnO채널층(25nm)이 SiO2(100nm) / p-Si에 증착되었고 이를 사용한 AZO/ZnO bi-layer TFT가 제작되었다. 이후, TFT의 전기적인 특성 향상을 위해 산소분위기 하에서 2시간 250℃에서 열처리 하였다. TFT의 Performance는 전달 곡선을 통해 얻은 문턱전압(VTh), 전계효과이동도(μF), Sub-threshold Swing (S.S.)에 의해 평가하였다. 또한 Positive bias stress (PBS)에 대한 문턱전압의 변화(△VTh)를 통해 신뢰성을 비교하였다. Al 도핑(5, 10, 14at%)시에 AZO/ZnO bi-layer TFT의 이동도(0.31, 0.25, 1.76cm2/Vs)가 ZnO single-layer TFT의 이동도(5.4cm2/Vs)에 비해 현저히 감소함을 확인하였다. 또한 Al 도핑(5, 10, 14at%)시에 AZO/ZnO bi-layer TFT의 S.S.값(0.65, 0.26, 0.37V/dec)이 ZnO single-layer TFT의 S.S.값(1.08V/dec)에 비해 현저히 감소함을 통해서 절연막과 채널층 계면에서의 전하포획자리가 감소함을 예상할 수 있다. 신뢰성의 경우, Al 도핑(5, 10, 14at%)시에 AZO/ZnO bi-layer TFT의 △Vth(2.4, 1.2, 2.2V)가 ZnO single-layer TFT의 △Vth(4.0V)에 비해 크게 감소하여 신뢰성이 향상되는 특성을 보였다. |
| 저자 | 김소희, 조형균 |
| 소속 | 성균관대 |
| 키워드 | AZO/ZnO bi-layer TFT; Atomic layer deposition; Mobility; Stability |
