• Journal of Convergence for Information Technology
• /
• v.9 no.5
• /
• pp.117-124
• /
• 2019

This paper discusses recent trends in the fabrication of semiconducting materials among the components of thin film transistors used in AMOLED display. In order to obtain a good semiconductor film, it is necessary to change the amorphous silicon into polycrystalline silicon. There are two ways to use laser and heat. Laser-based methods include sequential lateral solidification (SLS), excimer laser annealing (ELA), and thin-beam directional crystallization (TDX). Solid phase crystallization (SPC), super grain silicon (SGS), metal induced crystallization (MIC) and field aided lateral crystallization (FALC) were crystallized using heat. We will also study research for manufacturing large AMOLED displays.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.287.1-287.1
• /
• 2014

본 연구에서는 현재 디스플레이에서 가장 널리 이용되는 저온 polycrystalline silicon (poly-Si)의 결정화 방법에 따른 thin-film transistor (TFT)의 전기적 특성을 분석하였다. 분석에 이용된 결정화 방식은 Excimer Laser Annealing (ELA)와 Metal Induced Crystallization (MIC)이다. ELA와 MIC TFTs의 전기적 특성 측정을 통한 분석결과 ELA와 MIC poly-Si TFTs의 전기적 특성 [field-effect mobility (${\mu}_{FE}$), on/off current ratio ($I_{ON}/I_{OFF}$), sub-threshold swing (SS)]은 큰 차이는 없지만, ELA를 이용한 poly-Si TFT의 전기적 특성이 조금 우수하다. 하지만, MIC poly-Si TFT의 경우 threshold voltage ($V_{TH}$)가 0V에 보다 가까울 뿐만 아니라, 전기적 스트레스를 통한 신뢰성 확인 시 ELA poly-Si TFT보다 조금 더 안정적이다. 이는 ELA의 경우 좁은 면에 선형 레이저 빔으로 조사하면서 생기는 hill-lock의 영향으로 표면이 거칠고 균일하지 못하여 바이어스 인가시 생기는 문제이다. 또한 MIC는 금속 촉매를 이용해 결정립 경계를 확장하고 결정 크기를 키워 대면적화에 유리하다. Thermal Stress에서는 (from 293K to 373K) TFT에 점차 높은 온도를 가하자 MIC poly-Si TFT의 경우 off 상태에서 누설 전류 값이 증가하며 열에 민감한 반응을 보이는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2000.07c
• /
• pp.1772-1775
• /
• 2000

We have fabricated poly-Si TFTs by two-step crystallizaton. Poly-Si films have been prepared by furnace annealing(FA) and rapid thermal annealing(RTA) followed by subsequent the post-annealing, excimer laser annealing. The measured crystallinity of RTA and FA annealed poly-Si film is 77% and 68.5%, respectively. For two-step annealed poly-Si film, the crystallinity has been drastically to 87.7% and 86.3%. The RMS surface roughness from AFM results have been improved from 56.3${\AA}$ to 33.5${\AA}$ after post annealing. The measured transfer characteristics of the two-step annealed poly-Si TFTs have been improved significantly for the both FA-ELA and RTA-ELA. Leakage currents of two-step annealed poly-Si TFTs are lower than that of the devices by FA and RTA. From these results, we can describe the fact that the intra-grain defects has been cured drastically by the post-annealing.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.80-81
• /
• 2008

Schottky barrier thin film transistors (SB-TFT) on polycrystalline silicon(poly-Si) are fabricated by platinum silicided source/drain for p-type SB-TFT. High quality poly-Si film were obtained by crystallizing the amorphous Si film with excimer laser annealing (ELA) or solid phase crystallization (SPC) method. The fabricated poly-Si SB-TFTs showed low leakage current level and a large on/off current ratio larger than $10^5$. Significant improvement of electrical characteristics were obtained by the additional forming gas annealing in 2% $H_2/N_2$ ambient, which is attributed to the termination of dangling bond at the poly-Si grain boundaries as well as the reduction of interface trap states at gate oxide/poly-Si channel.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
• /
• 2006.08a
• /
• pp.413-418
• /
• 2006

Highly stable thin-film transistor (TFT) pixel employing both low temperature polycrystalline silicon (LTPS) and amorphous silicon (a-Si) for active matrix organic light emitting diode (AMOLED) is discussed. ELA (excimer laser annealing) LTPS-TFT pixel should compensate $I_{OLED}$ variation caused by the non-uniformity of LTPS-TFT due to the fluctuation of excimer laser energy and amorphous silicon TFT pixel is desired to suppress the decrease of $I_{OLED}$ induced by the degradation of a-Si TFT. We discuss various compensation schemes of both LTPS and a-Si TFT employing the voltage and the current programming.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
• /
• 2004.08a
• /
• pp.412-414
• /
• 2004

We have developed nucleation control methods applicable to a zone-melting recrystallization excimer laser annealing process for poly-Si films. Ribbon-shaped Si grains of 2 ${\mu}m$-width were successfully aligned side by side by means of a comb-shaped beam, and we have successfully fabricated TFTs with channels formed in those grains. Electron mobility in the TFTs is as high as 677-$cm^2$/Vs.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2006.10a
• /
• pp.71-72
• /
• 2006

플라스틱 기판 위에 유도 결합 플라즈마 화학적 기상 증착장치 (Inductively Coupled Plasma Chemicai Vapor Deposition, ICP-CVD) 를 사용하여 실리콘 산화막 ($SiO_2$)을 증착하고, 엑시머레이저 어널링 (Excimer Laser Annealing, ELA) 과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해, 전기용량-전압(Capacitance-Voltage, C-V) 특성과 항복 전압장 (Breakdown Voltage Field) 과 같은 전기적 특성을 개선시켰다. 에너지 밀도 $250\;mJ/cm^2$ 의 엑시머 레이저 어닐링은 실리콘 산화막의 평탄 전압 (Flat Band Voltage) 을 0V에 가까이 이동시키고, 유효 산화 전하밀도 (Effective Oxide Charge Density)를 크게 감소시킨다. $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 항복 전압장은 6MV/cm 에서 9 MV/cm 으로 향상된다. 엑시머 레이저 어닐링과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 평탄 전압은 -9V 에서 -1.8V 로 향상되고, 유효 전하 밀도 (Effective Charge Density) 는 $400^{\circ}C$에서 TEOS 실리콘 산화막을 증착하는 경우의 유효 전하 밀도 수준까지 감소한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2001.11a
• /
• pp.106-108
• /
• 2001

본 실험에서는 플라즈마 화학기상증착(PECVD)으로 증착한 비경질 실리콘(amorphous silicon, a-Si) 박막에 국부적으로 Si+ 이온을 주입한 후 엑시머 레이저 어닐링(exicimer laser annealing, ELA)을 수행하여 그레인의 수평 성장(lateral growth)에 미치는 영향을 관찰한다. Si+ 이온 주입은 비정질 실리콘 박막의 원자 결합 에너지를 효과적으로 감소시키는 역할을 하여 박막이 녹기 시작하는 문턱(threshold) 에너지가 $105mJ/cm^2$에서 $85mJ/cm^2$ 까지 낮아지는 것을 확인하였다. 결과적으로 선택적인 Si 이온 주입을 통해 비정질 박막의 결정화 시 온도 구배에 의한 결정핵(nucleation) 형성의 차이를 유발시킴으로써 위치 제어가 가능한 1um 크기를 갖는 수평 성장 그레인을 얻었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2000.11a
• /
• pp.476-479
• /
• 2000

In this study, mesh-type PECVD system was suggested to minimize the hydrogen concentration. The main structural difference between the triode system and a conventional system is that a mesh was attached to the substrate holding electrode. We investigated several conditions to compare with conventional PECVD. The main effect of mesh was to minimize the substrate damage by ion bombardment and to enhance the surface reaction to induce hydrogen desorption. It was also found that hydrogen concentration decreased but deposition rate increased as increasing applied dias. Applied DC bias enhanced sputtering process. Intense ion bombardment causes the weakly bonded hydrogen or hydrogen-containing species to leave the growing film and increased adatom mobility. Furthermore, addition of hydrogen gas enhance the surface diffusion of adatom. The structural properties of poly-Si films were analyzed by scanning electron microscopy(SEM).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.429-429
• /
• 2010

TFT 제조 방법 중 LTPS (Low Temperature Polycrystalline Silicon)는 저온과 저비용 등의 이점으로 인하여 flat panel display 제작에 널리 사용된다. 이동도와 전류 점멸비 등에서 이점을 가지는 ELA(Excimer Laser Annealing)가 널리 사용되고 있지만, 이 방법은 uniformity 등의 문제점을 가지고 있다. 이를 극복하기 위한 방법으로 MICC(Metal Induced Capping Crystallization)이 사용되고 있다. 이 방법은 $SiN_x$, $SiO_2$, SiON등의 capping layer를 diffusion barrier로 위치시키고, Ni 등의 금속을 capping layer에 도핑 한 뒤, 다시 한번 열처리를 통하여 a-Si에 Ni을 확산시키킨다. a-Si 층에 도달한 Ni들이 seed로 작용하여 Grain size가 매우 큰 film을 제작할 수 있다. 채널의 grain size가 클 경우 grain boundary에 의한 캐리어 scattering을 줄일 수 있기 때문에 MIC 방법을 사용하였음에도 ELA에 버금가는 소자의 성능과 안정성을 얻을 수있었다. 본 연구에서는 large grain TFT의 Gate bias stress에 따른 소자의 안정성 측정 및 분석에 목표를 두었다.