• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.17 no.2
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• pp.239-244
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• 2017

We experimentally investigate the physical mechanism for asymmetrical degradation in amorphous indium-gallium-zinc oxide (a-IGZO) thin-film transistors (TFTs) under simultaneous gate and drain bias stresses. The transfer curves exhibit an asymmetrical negative shift after the application of gate-to-source ($V_{GS}$) and drain-to-source ($V_{DS}$) bias stresses of ($V_{GS}=24V$, $V_{DS}=15.9V$) and ($V_{GS}=22V$, $V_{DS}=20V$), but the asymmetrical degradation is more significant after the bias stress ($V_{GS}$, $V_{DS}$) of (22 V, 20 V) nevertheless the vertical electric field at the source is higher under the bias stress ($V_{GS}$, $V_{DS}$) of (24 V, 15.9 V) than (22 V, 20 V). By using the modified external load resistance method, we extract the source contact resistance ($R_S$) and the voltage drop at $R_S$ ($V_{S,\;drop}$) in the fabricated a-IGZO TFT under both bias stresses. A significantly higher RS and $V_{S,\;drop}$ are extracted under the bias stress ($V_{GS}$, $V_{DS}$) of (22 V, 20V) than (24 V, 15.9 V), which implies that the high horizontal electric field across the source contact due to the large voltage drop at the reverse biased Schottky junction is the dominant physical mechanism causing the asymmetrical degradation of a-IGZO TFTs under simultaneous gate and drain bias stresses.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.394-395
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• 2012

본 연구에서는 게이트 절연막 $SiO_2$가 증착된 Si 기판위에 스퍼터링 방식으로 투명산화막반도체 a-IGZO타겟을 사용하여 채널층을 형성하고, a-IZO타겟으로 소스/드레인층을 형성하여 박막트랜지스터를 제작하였다. 채널층의 두께 20 nm, 50 nm,100 nm에 따른 전기적인 특성을 평가하였으며, 두께 따라 문턱전압의 변화를 확인하였다. 제작된 a-IGZO 박막트랜지스터는 높은 전자이동도와 스위칭특성을 보여주었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.13 no.1
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• pp.47-49
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• 2012

In this paper, we investigated the anomalous hump in the bottom gate staggered a-IGZO TFTs. During the positive bias stress, a positive threshold voltage shift was observed in the transfer curve and an anomalous hump occurred as the stress time increased. The hump became more serious in higher gate bias stress while it was not observed under the negative bias stress. The analysis of constant gate bias stress indicated that the anomalous hump was influenced by the migration of positively charged mobile interstitial zinc ion towards the top side of the a-IGZO channel layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.205-205
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• 2015

최근, 비정질 산화물 반도체를 이용한 TFT는 투명성, 유연성, 저비용, 저온공정이 가능하기 때문에 차세대 flat-panel 디스플레이의 back-plane TFT로써 다양한 방면에서 연구되고 있다. 산화물 반도체 In-Zn-O-시스템에서는 Gallium (Ga)을 suppressor로 사용한 a-In-Ga-Zn-O (a-IGZO) 뿐만 아니라, Magnesium (Mg), Hafnium (Hf), Tin (Sn), Zirconium (Zr) 등의 다양한 물질이 연구되었다. 그 중 Silicon (Si)은 Ga, Hf, Sn, Zr, Mg과 같은 suppressor에 비해 구하기 쉬우며 가격적인 측면에서도 저렴하다는 장점이 있다. solution 공정으로 제작한 산화물 반도체 TFT는 진공 시스템을 사용한 공정보다 공정시간이 짧고, 저비용, 대면적화가 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 투명하고 유연한 device를 제작하기 위해서는 저온 공정과 low thermal budget은 필수적이다. 이러한 측면에서 MWI (Microwave Irradiation)는 저온공정이 가능하며, 짧은 공정 시간에도 불구하고 IZO 시스템의 산화물 반도체의 전기적 특성 향상을 기대할 수 있는 효율 적인 열처리 방법이다. 본 연구에서는 In-Zn-O 시스템의 TFT에서 silicon (Si)를 Suppressor로 사용한 a-Si-In-Zn-O (SIZO) TFT를 제작하여 두 가지 열처리 방법을 사용하여 TFT의 전기적 특성을 확인하였다. 첫 번째 방법은 Box Furnace를 사용하여 N2 분위기에서 $600^{\circ}C$의 온도로 30분간 열처리 하였으며, 두 번째는 MWI를 사용하여 1800 W 출력 (약 $100^{\circ}C$)에 2분간 열처리 하였다. MWI 열처리는 Box Furnace 열처리에 비해 저온 공정 및 짧은 시간에도 불구하고 향상된 전기적 특성을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.207.1-207.1
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• 2015

차세대 디스플레이 소자로서 TAOS TFT (transparent amorphous oxide semiconductor Thin Film Transistor)가 주목 받고 있다. 또한, 최근에는 값 비싼 전자 제품을 저렴하고 간단히 처분 할 수 있는 시스템으로 대신 하는 연구가 진행되고 있다. 그중, cellulose-fiber에 전기적 시스템을 포함시키는 e-paper에 대한 관심이 활발하다. cellulose fiber는 가볍고 깨지지 않으며 휘는 성질을 가지고 있다. 가격도 저렴하고 가공이 용이하여 차세대 기판의 재료로서 주목받고 있다. 하지만, cellulose-fiber 위에는 고온의 열처리공정과 고품질 박막 성장이 어려워서 TFT 제작에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 산화물 반도체를 이용하여 TFT를 제작한 사례가 보고되고 있다. 또한, 채널 물질 뿐만 아니라 cellulose fiber에도 다른 물질을 첨가하거나 증착하여 전기적 화학적 특성을 개선시킨 사례도 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 가장 저품질의 용지로 알려진 신문지와 A4용지를 gate dielectric을 이용하여서 a-IGZO TFT를 제작하였다. 하지만, cellulose fiber로 만들어진 TFT의 경우에는 고온의 열처리가 불가능 하다. 따라서 저온에서 높을 효율은 보이는 microwave energy를 이용하여 열처리를 진행하였다. 추가적으로 저품질의 종이의 특성을 개선시키기 위해서 high-k metal-oxide solution precursor를 첨가 하여 TFT의 특성을 개선시켰다. 결과적으로 cellulose fiber에 metal-oxide solution precursor을 첨가하는 공정과 micro wave를 조사하는 방법을 사용하여 100도 이하에서 cellulose fiber를 저렴하고 우수한 성능의 TFT를 제작에 성공하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.11 no.3
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• pp.153-161
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• 2011

In this work, we report the physics-based SPICE model of amorphous oxide semiconductor (AOS) thin-film transistors (TFTs) and demonstrate the SPICE simulation of amorphous InGaZnO (a-IGZO) TFT inverter by using Verilog-A. As key physical parameter, subgap density-of-states (DOS) is extracted and used for calculating the electric potential, carrier density, and mobility along the depth direction of active thin-film. It is confirmed that the proposed DOS-based SPICE model can successfully reproduce the voltage transfer characteristic of a-IGZO inverter as well as the measured I-V characteristics of a-IGZO TFTs within the average error of 6% at $V_{DD}$=20 V.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.3-3
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• 2010

We investigated the influence of the indium content on the threshold voltage ($V_{th}$) shift of sol-gel-derived indium-gallium-zinc oxide (IGZO) thin film transistors (TFTs). Surplus indium composition ratio into IGZO decreases the value of $V_{th}$ of IGZO TFTs showed huge $V_{th}$ shift in the negative direction. $V_{th}$ shift decreases from 10 to -28.2V as Indium composition ratio is increased. Because the free electron density is increased according to variation of the Indium composition ratio.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.351.1-351.1
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• 2014

In this study, we prepared the solution-based In-Ga-Zn oxide thin film transistors (IGZO TFTs) of multistacked active layer and characterized the gate bias instability by measuring the change in threshold voltage caused by stacking. The solutions for IGZO active layer were prepared by In:Zn=1:1 mole ratio and the ratio of Ga was changed from 20% to 30%. The TFTs with multistacked active layer was fabricated by stacking single, double and triple layers from the prepared solutions. As the number of active layer increases, the saturation mobility shows the value of 1.2, 0.8 and 0.6 (). The electrical properties have the tendency such as decreasing. However when gate bias VG=10 V is forced to gate electrode for 3000 s, the threshold voltage shift was decreased from 4.74 V to 1.27 V. Because the interface is formed between the each layers and this affected the current path to reduce the electrical performances. But the uniformity of active layer was improved by stacking active layer with filling the hole formed during pre-baking so the stability of device was improved. These results suggest that the deposition of multistacked active layer improve the stability of the device.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2007.08a
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• pp.145-148
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• 2007

The authors report on the fabrication of thin film transistors (TFTs) that use amorphous indium-gallium-zinc oxide (a-IGZO) channel and have the channel length (L) and width (W) patterned by dry etching. To prevent the plasma damage of active channel, a 100-nm-thckness $SiO_{x}$ by PECVD was adopted as an etch-stopper structure. IGZO TFT (W/L=10/50${\mu}m$) fabricated on glass exhibited the high performance mobility of $35.8\;cm^2/Vs$, a subthreshold gate voltage swing of $0.59V/dec$, and $I_{on/off}$ of $4.9{\times}10^6$. In addition, 4.1” transparent QCIF active-matrix organic light-emitting diode display were successfully fabricated, which was driven by a-IGZO TFTs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.207.2-207.2
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• 2015

차세대 디스플레이 소자로서 TAOS TFT (transparent amorphous oxide semiconductor Thin Film Transistor)가 주목 받고 있다. 또한, 최근에는 값 비싼 전자 제품을 저렴하고 간단히 처분 할 수 있는 시스템으로 대신 하는 연구가 진행되고 있다. 그중, cellulose-fiber에 전기적 시스템을 포함시키는 e-paper에 대한 관심이 활발하다. cellulose fiber는 가볍고 깨지지 않으며 휘는 성질을 가지고 있다. 가격도 저렴하고 가공이여 용이하여 차세대 기판의 재료로서 주목받고 있다. 하지만, cellulose-fiber 위에는 고온의 열처리공정과 고품질 박막 성장이 어려워서 TFT 제작에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 산화물 반도체를 이용하여 TFT를 제작한 사례가 보고되고 있다. 또한, 채널 물질 뿐만 아니라 cellulose fiber에도 다른 물질을 첨가하거나 증착하여 전기적 화학적 특성을 개선시킨 사례도 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 가장 저품질의 용지로 알려진 신문지와 A4용지를 gate dielectric을 이용하여서 a-IGZO TFT를 제작하였다. 하지만, cellulose fiber로 만들어진 TFT의 경우에는 고온의 열처리가 불가능 하다. 따라서 저온에서 높을 효율은 보이는 microwave energy를 이용하여 열처리를 진행하였다. 추가적으로 저품질의 종이의 특성을 개선시키기 위해서 high-k metal-oxide solution precursor를 첨가 하여 TFT의 특성을 개선시켰다. 결과적으로 cellulose fiber에 metal-oxide solution precursor을 첨가하는 공정과 micro wave를 조사하는 방법을 사용하여 100도 이하에서 cellulose fiber를 저렴하고 우수한 성능의 TFT를 제작에 성공하였다.