• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2007.08a
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• pp.16-19
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• 2007

In this paper, we present work that has been carried out using the SLS process to control grain boundary(GB) location in TFT channel region and it is possible to locate the GB at the same location in the channel region of each TFT. We fabricated TFT by applying a new alignment SLS process and compared the TFT characteristics with a normal SLS method and the grain boundary location controlled SLS method. Also, we have analyzed degradation phenomena under hot carrier stress conditions for n-type LDD MOSFETs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.279.1-279.1
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• 2016

박막 트랜지스터 (thin film transistor, TFT)는 고밀도, 대면적화로 높은 전자의 이동도가 요구되면서, 비정질 실리콘 (a-Si)에서 다결정 실리콘 (poly-Si) TFT 로 연구되었다. 이에 따라 비정질 실리콘에서 결정질 실리콘으로의 상변화에 대한 결정화 연구가 활발히 진행되었다. 또한, 박막 태양전지 분야에서도 유리기판 위에 비정질 층을 증착한 후에 열처리를 통해 상변화하는 고상 결정화 (solid-phase crystallization, SPC) 기술을 적용하여, CSG (thin-film crystalline silicon on glass) 태양전지를 보고하였다. 이러한 비정질 실리콘 층의 결정화 기술을 결정질 실리콘 태양전지 에미터 형성 공정에 적용하고자 한다. 이 때, 플라즈마화학증착 (Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 장비로 증착된 비정질 실리콘 층의 열처리를 통한 결정화 정도가 중요한 요소이다. 따라서, 비정질 실리콘 층의 결정화에 영향을 주는 인자에 대해 연구하였다. 비정질 실리콘 증착 조건(H2 가스 비율, 도펀트 유무), 실리콘 기판의 결정방향, 열처리 온도에 따른 결정화 정도를 엘립소미터(elipsometer), 투과전자현미경 (transmission electron microscope, TEM), 적외선 분광기 (Fourier Transform Infrared, FT-IR) 측정을 통하여 비교 하였다. 이를 기반으로 결정화 온도에 따른 비정질 실리콘의 결정화를 위한 활성화 에너지를 계산하였다. 비정질 실리콘 증착 조건 보다 기판의 결정방향이 결정화 정도에 크게 영향을 미치는 것으로 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2008.05a
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• pp.105-110
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• 2008

We have proposed a new structure of poly-silicon thin film transistor(TFT) which was fabricated the LDD region using doping oxide with graded spacer by etching shape retio. The devices of n-channel poly-si TFT's hydrogenated by $H_2$ and $HT_2$/plasma processes are fabricated for the devices reliability. We have biased the devices under the gate voltage stress conditions of maximum leakage current. The parametric characteristics caused by gate voltage stress conditions in hydrogenated devices are investigated by measuring /analyzing the drain current, leakage current, threshold voltage($V_{th}$), sub-threshold slope(S) and transconductance($G_m$) values. As a analyzed results of characteristics parameters, the degradation characteristics in hydrogenated n-channel polysilicon TFT's are mainly caused by the enhancement of dangling bonds at the poly-Si/$SiO_2$ interface and the poly-Si Brain boundary due to dissolution of Si-H bonds. The structure of novel proposed poly-Si TFT's are the simplity of the fabrication process steps and the decrease of leakage current by reduced lateral electric field near the drain region.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.168-168
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• 2008

Dimension of a transistor has rapidly shrunk to increase the speed of device and to reduce the power consumption. However, it is accompanied with several problems like direct tunneling through the gate dioxide layer and low conductivity characteristic of poly-Si gate in nano-region. To cover these faults, study of new materials is urgently needed. Recently, high dielectric materials like $Al_2O_3$, $ZrO_2$, and $HfO_2$ are being studied for equivalent oxide thickness (EOT). However, poly-Si gate is not compatible with high-k materials for gate-insulator. Poly Si gate with high-k material has some problems such as gate depletion and dopant penetration problems. Therefore, new gate structure or materials that are compatible with high-k materials are also needed. TiN for metal/high-k gate stack is conductive enough to allow a good electrical connection and compatible with high-k materials. According to this trend, the study on dry etching of TiN for metal/high-k gate stack is needed. In this study, the investigations of the TiN etching characteristics were carried out using the inductively coupled $BCl_3$-based plasma system and adding $Cl_2$ gas. Dry etching of the TiN was studied by varying the etching parameters including $BCl_3$/Ar gas mixing ratio, RF power, DC-bias voltage to substrate, and $Cl_2$ gas addition. The plasmas were characterized by optical emission spectroscopy analysis. Scanning electron microscopy was used to investigate the etching profile.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10a
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• pp.50-52
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• 2006

본 논문은 고성능 다결정 실리콘(Poly-Si) 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor)에서 단일 수직 그레인 경계(Single Perpendlcular Grain Boundary)가 고온 캐리어 스트레스(Hot Carrier Stress) 및 정전류 안정성 평가에서 어떠한 효과를 보이는가에 대해서 살펴보았다. 고온 캐리어 스트레스 하에서($V_G=V_{TH}+1V,\;V_D$ =12V),그레이 경계가 없는 다결정 실리콘 TFT와 비교했을 때 그레인 경계를 가지고 있는 다결정 실리를 TFT는 전기 전도(Electric Conduction)에 작용하는 자유 캐리어(Free Carrier)의 개수가 적기 때문에 상대적으로 더욱 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 먼저 1000초 동안 고온 캐리어 스트레스를 가해준 결과 단일 그레인 경계를 가진 다결정 실리콘에서의 트랜스 컨덕턴스(Transconductance)의 이동 정도는 5% 미만으로 확인되었다. 반면에 같은 스트레스 조건 하에서 그레인 경계가 존재하지 않는 다결정 실리콘의 경우에는 그 이동 정도가 약 25%에 달하는 것으로 측정되었다. 다음으로 정전류 스트레스(Constant Current Stress) 인가시, 수직형 그레인 경계가 채널 영역 내에 존재하지 않는 다결정 실리콘 TFT는 드레인 접합 부분의 전계 세기를 비교했을 때, 그레인 경계를 가지고 있는 다결정 실리콘 TFT보다 상대적으로 낮은 원 인 때문에 적게 열화되는(Degraded) 특성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2003.05a
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• pp.41-41
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• 2003

텅스텐(W)은 높은 thermal stability 와 process compatibility 및 우수한 corrosion r resistance 둥으로 integrated circuit (IC)의 gate 및 interconnection 둥으로의 활용이 대두되고 있으며, 차세대 thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD)의 gate 및 interconnection m materials 둥으로 사용되고 았다. 그러나, 이러한 장점을 가지고 있는 팅스텐 박막이 실제 공정상에 적용되가 위해서는 건식 식각이 주로 사용되는데, 이는 wet chemical 을 이용한 습식 식각을 사용할 경우 낮은 etch rate, line width 의 감소 및 postetch residue 잔류 동의 문제가 발생하기 때문이다. 또한 W interconnection etching 을 하기 위해서는 높은 텅스텐 박막의 etch rate 과 하부 layer ( (amorphous silicon 또는 poly-SD와의 높은 etch selectivity 가 필수적 이 라 할 수 있다. 그러 나, 지금까지 연구되어온 결과에 따르면 텅스탠과 하부 layer 와의 etch selectivity 는 2 이하로 매우 낮게 관찰되고 았으며, 텅스텐의 etch rate 또한 150nm/min 이하로 낮은 값을 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 halogen-based inductively coupled plasma 를 이용하여 텅스텐 박막 식각시 여러 가지 첨가 가스에 따른 높은 텅스탠 박막의 etch rate 과 하부 layer 와의 높은 etch s selectivity 를 얻고자 하였으며, 그에 따른 식각 메커니즘에 대하여 알아보고자 하였다. $CF_4/Cl_2$ gas chemistry 에 첨 가 가스로 $N_2$와 Ar을 첨 가할 경 우 텅 스텐 박막과 하부 layer 간의 etch selectivity 증가는 관찰되지 않았으며, 반면에 첨가 가스로 $O_2$를 사용할 경우, $O_2$의 첨가량이 증가함에 따라 etch s selectivity 는 계속적으로 증가렴을 관찰할 수 있었다. 이는 $O_2$ 첨가에 따라 형성되는 WOF4 에 의한 텅스텐의 etch rates 의 감소에 비하여, $Si0_2$ 등의 형성에 의한 poly-Si etch rates 이 더욱 크게 감소하였기 때문으로 사료된다. W 과 poly-Si 의 식각 특성을 이해하기 위하여 X -ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 사용하였으며, 식각 전후의 etch depth 를 측정하기 위하여 stylus p pmfilometeT 를 이용하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.252-252
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• 2011

최근 주목받고 있는 amorphous gallium-indium-zinc-oxide (a-GIZO) thin film transistors (TFTs)는 수소가 첨가된 비정질 실리콘 TFT에 비해 높은 이동도와 뛰어난 전기적, 광학적 특성에 의해 큰 주목을 받고 있다. 또한 넓은 밴드갭을 가지므로 가시광 영역에서 투명한 특성을 보이고, 플라스틱 기판 위에서 구부러지는 성질에 의해 플랫 패널 디스플레이나 능동 유기 발광소자 (AM-OLED), 투명 디스플레이에 응용되고 있다. 뿐만 아니라, 일반적인 Poly-Si TFT는 자체적으로 가지는 결정성에 의해 대면적화 시 균일성이 좋지 못하지만 GIZO는 비정질상 이기 때문에 백플레인의 대면적화에 유리하다는 장점이 있다. 이러한 TFT를 제작하기 전, 전기적 특성에 대한 정보를 얻거나 예측하는 것이 중요한데, 이에 따라 고안된 구조가 바로 metal point contact FET (pseudo FET)이다. pseudo FET은 소스/드레인 전극을 따로 증착할 필요 없이 채널을 증착한 후, 프로브 탐침을 채널의 표면에 적당한 압력으로 접촉시켜 전하를 공급하는 소스와 드레인처럼 동작시킬 수 있다. 따라서 소스/드레인을 증착하거나 lithography와 같은 추가적인 공정을 요구하지 않아 소자의 특성을 보다 간단하고 수월하게 분석할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 p-type 기판위에 100nm의 oxidation SiO2를 게이트 절연막으로 사용하는 a-GIZO pseudo FET를 제작하였다. 소자 제작 후, 열처리 온도에 따른 전기적 특성을 분석하였고, 열처리 조건은 30분간 N2 분위기에서 실시하였다. 열처리 후 전기적 특성 분성 결과, 450oC에서 가장 낮은 subthreshold swing 값과 게이트 전압의 더블 스윕 후 문턱 전압의 변화가 거의 없음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.27 no.2
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• pp.137-143
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• 2010

Oxide semiconductors Thin-film transistors are an exemplified one owing to its excellent ambient stability and optical transparency. In particular zinc oxide (ZnO) has been reported because It has stability in air, a high electron mobility, transparency and low light sensitivity, compared to any other materials. For this reasons, ZnO TFTs have been studied actively. Furthermore, we expected that would be satisfy the demands of flexible display in new generation. In order to do that, ZnO TFTs must be fabricated that flexible substrate can sustain operating temperature. So, In this paper we have studied low-temperature process of zinc oxide(ZnO) thin-film transistors (TFTs) based on silicon nitride ($SiN_x$)/cross-linked poly-vinylphenol (C-PVP) as gate dielectric. TFTs based on oxide fabricated by Low-temperature process were similar to electrical characteristics in comparison to conventional TFTs. These results were in comparison to device with $SiN_x$/low-temperature C-PVP or $SiN_x$/conventional C-PVP. The ZnO TFTs fabricated by low-temperature process exhibited a field-effect mobility of $0.205\;cm^2/Vs$, a thresholdvoltage of 13.56 V and an on/off ratio of $5.73{\times}10^6$. As a result, We applied experimental for flexible PET substrate and showed that can be used to ZnO TFTs for flexible application.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1998.07d
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• pp.1352-1354
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• 1998

$LiNbO_3$ transistor showed relatively stable characteristic, low interface trap density, and large remanent polarization. This paper reports ferroelectric $LiNbO_3$ thin films grown directly on p-type Si(100) substrates by 13.56 MHz rf magnetron sputtering system for FRAM applications. To take advantage of low temperature requirement for growing films, we deposited $LiNbO_3$ films lower than $300 ^{\circ}C$. RTA(Rapid Thermal Anneal) treatment was performed for as-deposited films in an oxygen atmosphere at $600^{\circ}C$ for 60 sec. We learned from X-ray diffraction that the RTA annealed films were changed from amorphous to poly-crystalline $LiNbO_3$ which exhibited (012), (015), and (022) orientations. The I-V characteristics of $LiNbO_3$ films before and after anneal treatment showed that RTA improved the leakage current of films. The leakage current density of films decreased from $10^{-5}$ to $10^{-7} A/cm^2$ at room temperature measurement. Breakdown electric field of the films exhibited higher than 500 kV/cm. The C-V curves showed the clockwise hysteresis represents ferroelectric switching characteristics. From C-V curves, we calculated dielectric constant of thin film $LiNbO_3$ as 27.5 which is close to that of bulk value.