• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권2호
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• pp.163-168
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• 2014

Bottom gate thin-film transistors were fabricated using solution processed IGZO channel layers with various gallium composition ratios that were annealed on a hot plate. Increasing the gallium ratio from 0.1 to 0.6 induced a threshold voltage shift in the electrical characteristics, whereas the molar ratio of In:Zn was fixed to 1:1. Among the devices, the IGZO-TFTs with gallium ratios of 0.4 and 0.5 exhibited suitable switching characteristics with low off-current and low SS values. The IGZO-TFTs prepared from IGZO films with a gallium ratio of 0.4 showed a mobility, on/off current ratio, threshold voltage, and subthreshold swing value of $0.1135cm^2/V{\cdot}s$, ${\sim}10^6$, 0.8 V, and 0.69 V/dec, respectively. IGZO-TFTs annealed at $300^{\circ}C$, $350^{\circ}C$, and $400^{\circ}C$ were also fabricated. Annealing at lower temperatures induced a positive shift in the threshold voltage and produced inferior electrical properties.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.95-95
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• 2011

비정질 산화물 반도체(Amorphous oxide semiconductors: AOSs)는 대면적화에도 불구하고 높은 이동도를 가지고, 상온에서도 제작할 수 있고, 투명 플렉시블 디스플레이 소자에 사용할 수 있기 때문에 최근 들어 각광받고 있는 연구 분야이다. 본 연구에서는 스퍼터링을 이용하여 활성층을 Amorphous indium gallium zinc oxide(a-IGZO)로 증착할 시에 스퍼터의 파워와 챔버내의 Ar/O2 비율을 다르게 했을 때 소자에 미치는 영향을 MIS구조를 이용하여 분석했다. 또한 같은 조건의 a-IGZO 활성층을 사용한 박막트랜지스터(TFT) 소자의 절연막의 종류를 바꿔가며 제작했을때의 소자의 특성 변화에 대해서도 분석하였다. 먼저 60 nm 두께의 a-IGZO층을 Heavily doped된 N형 실리콘 기판위에 스퍼터링 파워와 가스 분압비를 달리하여 증착하였다. 그 후 30 nm두께의 SiO2, Al2O3, SiNx 절연막을 증착하고, 마지막으로 열 증발 증착장비(Thermal Evaporator)를 이용하여 Al 전극을 150nm 증착하였다. 소자의 전기적 특성 분석은 HP4145와 Boonton 720을 사용하여 I-V와 C-V를 측정하였다. 위의 실험으로부터 스퍼터에서의 증착 rf파워가 증가할수록 a-IGZO 박막 트랜지스터에서의 캐리어 이동도가 감소하는 것을 볼 수 있었고, 챔버내의 가스분압비와 소자의 절연막의 종류가 변하면 a-IGZO 박막 트랜지스터의 전기적 특성이 변하는 것을 볼 수 있었다. 이러한 캐리어 이동도의 감소와 전기적 특성의 변화의 이유는 a-IGZO 활성층의 bulk trap과 절연막, 활성층 사이의 interface trap에 의한 것으로 보여진다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.11-16
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• 2016

The conduction behavior and electron concentration change in a-IGZO thin-films according to the RTA (rapid thermal annealing) were studied. The electrical characteristics of TFTs (thin-film-transistors) annealed by different temperatures were measured. The sheet resistance, electron concentration, and oxygen vacancy of a-IGZO film were measured by the four-point-probe-measurement, hall-effect-measurement, and XPS analysis. The RTA process increased the driving current of IGZO TFTs but the VTH shifted to the negative direction at the same time. When the RTA temperature is higher than $250^{\circ}C$, the leakage current at off-state increased significantly. This is attributed to the increase of oxygen vacancy resulting in the increase of electron concentration. We demonstrate that the RTA is a promising process to adjust the VTH of TFT because the RTA process can easily modify the electron concentration and control the conductivity of IGZO film with short process time.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.180-180
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• 2015

Solution processed Resistive random access memory (ReRAM)은 간단한 공정 과정, 고집적도, 저렴한 가격, 대면적화 플라즈마 데미지 최소화 등의 장점으로 차세대 비휘발성 메모리로 써 많은 관심을 받고 있으며, 주로 high-k 물질인 HfOx, TiOx, ZnO 가 이용 된다. IGZO와 ZTO와 같은 산화물 반도체는 높은 이동도, 대면적화, 넓은 밴드갭으로 인하여 투명한 장점으로 LCDs (Liquid crystal displays)에 이용 가능하며, 최근에는 IGZO와 ZTO에서 Resistive Switching (RS) 특성을 확인한 논문이 보고되면서 IGZO와 ZTO를 ReRAM의 switching medium와 TFT의 active material로써 동시에 활용하는 것에 많은 관심을 받고 있다. 이와 같은 산화물 반도체는 flat panel display 회로에 TFT와 ReRAM의 active layer로써 집적가능 하며 systems-on-panels (SOP)에 적용 가능하다. 하지만 IGZO 보다는 ZTO가 In과 Ga을 포함하지 않기 때문에 저렴하다. 그러므로 IGZO를 대신하는 물질로 ZTO가 각광 받고 있다. 본 실험에서는 ZTO film에 Al을 doping하여 메모리 특성을 평가하였다. 실험 방법으로는 p-type Si에 습식산화를 통하여 SiO2를 300 nm 성장시킨 기판을 사용하였다. 그리고 Electron beam evaporator를 이용하여 Ti를 10 nm, Pt를 100 nm 증착 한다. 용액은 Zn와 Tin의 비율을 1:1로 고정한 후 Al의 비율을 0, 0.1, 0.2의 비율로 용액을 각각 제작하였다. 이 용액을 이용하여 Pt 위에 spin coating방법을 이용하여 1000 rpm 10초, 6000 rpm 30초의 조건으로 AZTO (Al-ZnO-Tin-Oxide) 박막을 증착한 뒤, solvent 및 불순물 제거를 위하여 $250^{\circ}C$의 온도로 30분 동안 열처리를 진행하였다. 이후 Electron beam evaporator를 이용하여 top electrode인 Ti를 100 nm 증착하였다. 제작된 메모리의 전기적 특성은 HP 4156B semiconductor parameter analyzer를 이용하여 측정하였다. 측정 결과, AZTO (0:1:1, 0.1:1:1, 0.2:1:1)를 이용하여 제작한 ReRAM에서 RS특성을 얻었으며 104 s이상의 신뢰성 있는 data retention특성을 확인하였다. 그리고 Al의 비율이 증가할수록 on/off ratio가 증가하고 endurance 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 결론적으로 Al을 doping함으로써 ZTO film의 메모리 특성을 향상 시켰으며 AZTO film을 메모리와 트랜지스터의 active layer로써 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.409-409
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• 2012

모바일 및 TV, 모니터 부분에서 AMOLED의 비약적인 시장 점유율 확대와 더불어 TFT 소자 부문에서도 많은 집중과 연구개발이 이루어지고 있다. 높은 이동도를 필요로 하는 AMOLED의 구동 회로에 채널층으로서 a-Si이 낮은 이동도로 인한 한계에 부딪히며 더 이상 쓰일 수 없게 되었고, 현재 우수한 이동도와 균일성, 제조 원가 절감의 효과 등 많은 장점을 보유한 산화물 TFT가 접목되고 있다. 현재까지 IGZO, ZnO 등이 많이 연구되며 실제로 AMOLED 용 TFT 소자에 적용 되고 있다. 본 연구에서는 산화물질인 ZTO (Zinc-Tin-Oxide)를 이용하여 TFT를 제작하였다. n-type 웨이퍼에 PECVD를 이용하여 $SiO_2$를 100 nm 증착한 뒤 spin coater로 ZTO용액을 30 nm 증착하였다. ZTO의 최적화된 열처리 온도인 $450^{\circ}C$에서 annealing을 해준 다음에 thermal evaporator로 source와 drain을 증착하였다. Gate 컨택을 위하여 웨이퍼 후면에 silver paste를 이용해 소자를 완성하였다. 산화물질 특성상 환경변화에 민감한 경향성을 보이기 때문에 현재 산화물 TFT는 신뢰성 분석에 많은 연구가 진행되고 있다. 완성된 ZTO TFT 소자를 빛과 수분에 일정한 시간 노출시킨 뒤 I-V 측정을 통하여 소자 열화를 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.301.2-301.2
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• 2016

Metal-oxide thin-film transistors (TFTs) have gained a considerable interest in transparent electronics owing to their high optical transparency and outstanding electrical performance even in an amorphous state. Also, these metal-oxide materials can be solution-processed at a low temperature by using deep ultraviolet (DUV) induced photochemical activation allowing facile integration on flexible substrates [1]. In addition, high-dielectric constant (k) inorganic gate dielectrics are also of a great interest as a key element to lower the operating voltage and as well as the formation of coherent interface with the oxide semiconductors, which may lead to a considerable improvement in the TFT performance. In this study, we investigated the electrical properties of solution-processed high-k strontium-doped AlOx (Sr-AlOx) gate dielectrics. Using the Sr-AlOx as a gate dielectric, indium-gallium-zinc oxide (IGZO) TFTs were fabricated and their electrical properties are analyzed. We demonstrate IGZO TFTs with a 10-nm-thick Sr-AlOx gate dielectric which can be operated at a low voltage (~5 V).

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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• pp.998-1001
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• 2009

A new flexible TFT backplane structure with improved mechanical reliability is proposed. Amorphous indium-gallium-zinc-oxide (a-IGZO) thin film transistors based on this structure have been fabricated on a polyimide substrate, and the resultant mechanical durability has been evaluated in a cyclic bending test. The panel can withstand 10,000 bending cycles at a bending radius of 5 mm without any noticeable TFT degradation. After 10K bending cycles, the change of threshold voltage, mobility, sub-threshold slope, and gate leakage current were only -0.22V, -0.13$cm^2$/V-s, -0.05V/decade, and $-3.05{\times}10^{-13}A$, respectively.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.8-8
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• 2009

Thin-film transistors (TFTs) were fabricated using amorphous indium gallium zinc oxide (a-IGZO) channels by rf-magnetron sputtering at room temperature. We have studied the effect of oxygen partial pressure on the threshold voltage($V_{th}$) of a-IGZO TFTs. Interestingly, the $V_{th}$ value of the oxide TFTs are slightly shifted in the positive direction due to increasing $O_2$ ratio from 1.2 to 1.8%. The device performance is significantly affected by varying $O_2$ ratio, which is closely related with oxygen vacancies provide the needed free carriers for electrical conduction.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권2호
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• pp.249-254
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• 2015

Solution-derived amorphous indium-gallium-zinc oxide (a-IGZO) thin-film-transistor (TFTs) were developed using a microwave irradiation treatment at low process temperature below $300^{\circ}C$. Compared to conventional furnace-annealing, the a-IGZO TFTs annealed by microwave irradiation exhibited better electrical characteristics in terms of field effect mobility, SS, and on/off current ratio, although the annealing temperature of microwave irradiation is much lower than that of furnace annealing. The microwave irradiated TFTs showed a smaller $V_{th}$ shift under the positive gate bias stress (PGBS) and negative gate bias stress (NGBS) tests owing to a lower ratio of oxygen vacancies, surface absorbed oxygen molecules, and reduced interface trapping in a-IGZO. Therefore, microwave irradiation is very promising to low-temperature process.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.443-443
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• 2012

We fabricated a-IGZO TFT with AZO/Ag/AZO transparent multilayer source/drain contacts by rf magnetron sputtering. Enhanced electrical device performance of a-IGZO TFT with AZO/Ag/AZO multilayer S/D electrodes (W/L = = 400/50 mm) was achieved with a subs-threshold swing of 3.78 V/dec, a minimum off-current of 10-12 A, a threshold voltage of 1.80 V, a field effect mobility of 10.86 cm2/Vs, and an on/off ration of 9x109. It demonstrated the potential application of the AZO/Ag/AZO film as a promising S/D contact material for the fabrication of the high performance TFTs.