• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.50 no.8
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• pp.613-618
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• 2012

We report on electrical and mechanical properties of silicon nitride ($SiN_x$) films deposited by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method at $200^{\circ}C$ from $SiH_4$ highly diluted in $N_2$. The films were also prepared from $SiH_4$ diluted in He for comparison. The $N_2$ dilution was also effective in improving adhesion of the $SiN_x$ films, fascilitating construction of thin film transistors (TFTs). Metal-insulator-semiconductor (MIS) and Metal-insulator-Metal (MIM) structures were used for capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) measurements, respectively. The resistivity and breakdown field strength of the $SiN_x$ films from $N_2$-diluted $SiH_4$ were estimated to be $1{\times}10^{13}{\Omega}{\cdot}cm$, 7.4 MV/cm, respectively. The MIS device showed a hysteresis window and a flat band voltage shift of 3 V and 0.5 V, respectively. The TFTs fabricated by using these films showed a field-effect mobility of $0.16cm^2/Vs$, a threshold voltage of 3 V, a subthreshold slope of 1.2 V/dec, and an on/off ratio of > $10^6$.

• The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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• v.15 no.3
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• pp.205-210
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• 2022

A novel OLED pixel circuit is proposed in this paper that uses only n-type thin-film transistors(TFTs) to improve the luminance non-uniformity of the AMOLED display caused by the threshold voltage variation of an OLED driving TFT. The proposed OLED pixel circuit is composed of 6 n-channel TFTs and 2 capacitors. The operation of the proposed OLED pixel circuit consists of the capacitor initializing period, threshold voltage sensing period of an OLED·driving TFT, image data voltage writing period, and OLED·emitting period. As a result of SmartSpice simulation, when the threshold voltage of·OLED·driving TFT varies from 1.2 V to 1.8 V, the proposed OLED pixel circuit has a maximum current error of 5.18 % at IOLED = 1 nA. And, when the OLED cathode voltage rises by 0.1 V, the proposed OLED pixel circuit has very little change in the OLED current compared to the conventional OLED pixel circuit. Therefore, the proposed pixel circuit exhibits superior compensation characteristics for the threshold voltage variation of an OLED driving TFT and the rise of the OLED cathode voltage compared to the conventional OLED pixel circuit.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.47 no.10
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• pp.34-41
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• 2010

We proposed the new pixel compensation circuit with high aperture ratio and the driving method for the large-area, low-power AMOLED applications in this study. We designed with the low-temperature poly-silicon(LTPS) thin film transistors(TFTs) that has poor uniformity but good mobility and stability. To lower the error rate of the pixel circuit and to improve the aperture ratio for bottom emission method, we simplified the pixel compensation circuit. Because the proposed pixel compensation circuit with high aperture ratio has very low contrast ratio for conventional driving methods, we proposed the new driving method and circuit for high contrast ratio. Black data insertion was introduced to improve the characteristics for moving images. The pixel circuit was designed for 19.6" WXGA bottom-emission AMOLED panel, and the average aperture ratio of the pixel circuit is improved from 33.0% to 41.9%. For the TFT's $V_{TH}$ variation of ${\pm}0.2\;V$, the non-uniformity and contrast ratio of the designed panel was estimated under 6% and over 100000:1 respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.194.1-194.1
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• 2015

Transition metal dichalcogenide (TMD) with layered structure, has recently been considered as promising candidate for next-generation flexible electronic and optoelectronic devices because of its superior electrical, optical, and mechanical properties.[1] Scalability of thickness down to a monolayer and van der Waals expitaxial structure without surface dangling bonds (consequently, native oxides) make TMD-based thin film transistors (TFTs) that are immune to the short channel effect (SCE) and provide very high field effect mobility (${\sim}200cm^2/V-sec$ that is comparable to the universal mobility of Si), respectively.[2] In addition, an excellent photo-detector with a wide spectral range from ultraviolet (UV) to close infrared (IR) is achievable with using $WSe_2$, since its energy bandgap varies between 1.2 eV (bulk) and 1.8 eV (monolayer), depending on layer thickness.[3] However, one of the critical issues that hinders the successful integration of $WSe_2$ electronic and optoelectronic devices is the lack of a reliable and controllable doping method. Such a component is essential for inducing a shift in the Fermi level, which subsequently enables wide modulations of its electrical and optical properties. In this work, we demonstrate n-doping method for $WSe_2$ on poly-4-vinylphenol and poly (melamine-co-formaldehyde) (PVP/PMF) insulating layer and adjust the doping level of $WSe_2$ by controlling concentration of PMF in the PVP/PMF layer. We investigated the doping of $WSe_2$ by PVP/PMF layer in terms of electronic and optoelectronic devices using Raman spectroscopy, electrical measurements, and optical measurements.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.221-221
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• 2013

Striving to replace the well known silicon nanocrystals embedded in oxides with solution-processable charge-trapping materials has been debated because of large scale and cost effective demands. Herein, a silicon quantum dot-polystyrene nanocomposite (SiQD-PS NC) was synthesized by postfunctionalization of hydrogen-terminated silicon quantum dots (H-SiQDs) with styrene using a thermally induced surface-initiated polymerization approach. The NC contains two miscible components: PS and SiQD@PS, which respectively are polystyrene and polystyrene chains-capped SiQDs. Spin-coated films of the nanocomposite on various substrate were thermally annealed at different temperatures and subsequently used to construct metal-insulator-semiconductor (MIS) devices and thin film field effect transistors (TFTs) having a structure p-$S^{++}$/$SiO_2$/NC/pentacene/Au source-drain. C-V curves obtained from the MIS devices exhibit a well-defined counterclockwise hysteresis with negative fat band shifts, which was stable over a wide range of curing temperature ($50{\sim}250^{\circ}C$. The positive charge trapping capability of the NC originates from the spherical potential well structure of the SiQD@PS component while the strong chemical bonding between SiQDs and polystyrene chains accounts for the thermal stability of the charge trapping property. The transfer curve of the transistor was controllably shifted to the negative direction by chaining applied gate voltage. Thereby, this newly synthesized and solution processable SiQD-PS nanocomposite is applicable as charge trapping materials for TFT based memory devices.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2006.08a
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• pp.647-650
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• 2006

Low temperature polycrystalline silicon (LTPS) technology using a high power laser have been widely applied to thin film transistors (TFTs) for liquid crystal, organic light emitting diode (OLED) display, driver circuit for system on glass (SOG) and static random access memory (SRAM). Recently, the semiconductor industry is continuing its quest to create even more powerful CPU and memory chips. This requires increasing of individual device speed through the continual reduction of the minimum size of device features and increasing of device density on the chip. Moreover, the flat panel display industry also need to be brighter, with richer more vivid color, wider viewing angle, have faster video capability and be more durable at lower cost. Kornic Systems Co., Ltd. developed the $KORONA^{TM}$ LTP/GLTP series - an innovative production tool for fabricating flat panel displays and semiconductor devices - to meet these growing market demands and advance the volume production capabilities of flat panel displays and semiconductor industry. The $KORONA^{TM}\;LTP/GLTP$ series using DPSS laser and XeCl excimer laser is designed for the new generation of the wafer & FPD glass annealing processing equipment combining advanced low temperature poly-silicon (LTPS) crystallization technology and object-oriented software architecture with a semistandard graphical user interface (GUI). These leading edge systems show the superior annealing ability to the conventional other method. The $KORONA^{TM}\;LTP/GLTP$ series provides technical and economical benefits of advanced annealing solution to semiconductor and FPD production performance with an exceptional level of productivity. High throughput, low cost of ownership and optimized system efficiency brings the highest yield and lowest cost per wafer/glass on the annealing market.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.199-199
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• 2010

최근 평판 디스플레이 산업의 발전에 따라 능동행렬 액정 표시 소자 (AMOLED : Active Matrix Organic Liquid Crystral Display) 가 차세대 디스플레이 분야에서 각광을 받고있다. 기존의 TFT-LCD에 사용되는 a-Si:H는 균일도가 좋지만 전기적인 스트레스에 의해 쉽게 열화되고 낮은 이동도는 갖는 단점이 있으며, ELA (Eximer Laser Annealing) 결정화 poly-Si은 전기적인 특성은 좋지만 uniformity가 떨어지는 단점을 가지고 있어서 AMOLED 및 대면적 디스플레이에 적용하기 어렵다. 따라서 a-Si:H TFT보다 좋은 전기적인 특성을 보이며 ELA 결정화 poly-Si TFT보다 좋은 uniformity를 갖는 SPC (Solid Phase Crystallization) poly-Si TFT가 주목을 받고있다. 본 연구에서는 차세대 디스플레이 적용을 위해서 glass 기판위에 증착된 a-Si을 SPC 로 결정화 시킨 후 TFT를 제작하고 평가하였다. 또한 TFT 형성시에 저온공정을 실현하기 위해서 소스/드레인 영역에 실리사이드를 형성시켰다. 소자 제작시의 최고온도는 $500^{\circ}C$ 이하에서 공정을 진행하는 저온 공정을 실현하였다. Glass 기판위에 a-Si이 80 nm 증착된 기판을 퍼니스에서 24시간 동안 N2 분위기로 약 $600^{\circ}C$ 에서 결정화를 진행하였다. 노광공정을 통하여 Active 영역을 형성시키고 E-beam evaporator를 이용하여 약 70 nm 의 Pt를 증착시킨 후, 소스와 드레인 영역의 실리사이드 형성은 N2 분위기에서 $450^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $550^{\circ}C$에서 열처리를 통하여 형성하였다. 게이트 절연막은 스퍼터링을 이용하여 SiO2를 약 15 nm 의 두께로 증착하였다. 게이트 전극의 형성을 위하여 E-beam evaporator 을 이용하여 약 150 nm 두께의 알루미늄을 증착하고 노광공정을 통하여 게이트 영역을 형성 후 에 $450^{\circ}C$, H2/N2 분위기에서 약 30분 동안 forming gas annealing (FGA)을 실시하였다. 제작된 소자는 실리사이드 형성 온도에 따라서 각각 다른 특성을 보였으며 $450^{\circ}C$에서 실리사이드를 형성시킨 소자는 on currnet와 SS (Subthreshold Swing)이 가장 낮은것을 확인하였다. $500^{\circ}C$와 $550^{\circ}C$에서 실리사이드를 형성시킨 소자는 거의 동일한 on current와 SS값을 나타냈다. 이로써 glass 기판위의 SB-TFT 제작 시 실리사이드 형성의 최적온도는 $500^{\circ}C$로 생각되어 진다. 위의 결과를 토대로 본 연구에서는 SPC 결정화 방법을 이용하여 SB-TFT를 성공적으로 제작 및 평가하였고, 차세대 디스플레이에 적용할 경우 우수한 특성이 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.170-170
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• 2012

최근 주목받고 있는 amorphous InGaZnO (a-IGZO) thin film transistors (TFTs)는 수소가 첨가된 비정질 실리콘 TFT (a-Si;H)에 비해 비정질 상태에서도 높은 이동도와 뛰어난 전기적, 광학적 특성에 의해 큰 주목을 받고 있다. 또한 넓은 밴드갭에 의해 가시광 영역에서 투명한 특성을 보이고, 플라스틱 기판 위에서 구부러지는 성질에 의해 플랫 패널 디스플레이나 능동 유기 발광 소자 (AM-OLED), 투명 디스플레이에 응용되고 있다. 하지만, 실제 디스플레이가 동작하는 동안 스위칭 TFT는 백라이트 또는 외부에서 들어오는 빛에 지속적으로 노출되게 되고, 이 빛에 의해서 TFT 소자의 신뢰성에 악영향을 끼친다. 또한, 디스플레이가 장시간 동안 동작 하면 내부 온도가 상승하게 되고 이에 따른 온도에 의한 신뢰성 문제도 동시에 고려되어야 한다. 특히, 실제 AM-LCD에서 스위칭 TFT는 양의 게이트 전압보다 음의 게이트 전압에 의해서 약 500 배 가량 더 긴 시간의 스트레스를 받기 때문에 음의 게이트 전압에 대한 신뢰성 평가는 대단히 중요한 이슈이다. 스트레스에 의한 문턱 전압의 변화는 게이트 절연막과 반도체 채널 사이의 계면 또는 게이트 절연막의 벌크 트랩에 의한 것으로 게이트 절연막의 선택에 따라서 신뢰성을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 본 연구에서는 적층된 $Si_3N_4/SiO_2$ (NO 구조) 이중층 구조를 게이트 절연막으로 사용하고, 완충층의 역할을 하는 $SiO_2$막의 두께에 따른 소자의 전기적 특성 및 신뢰성을 평가하였다. a-IGZO TFT 소자의 전기적 특성과 신뢰성 평가를 위하여 간단한 구조의 pseudo-MOS field effect transistor (${\Psi}$-MOSFET) 방법을 이용하였다. 제작된 소자의 최적화된 $SiO_2$ 완충층의 두께는 20 nm이고 $12.3cm^2/V{\cdot}s$의 유효 전계 이동도, 148 mV/dec의 subthreshold swing, $4.52{\times}10^{11}cm^{-2}$의 계면 트랩, negative bias illumination stress에서 1.23 V의 문턱 전압 변화율, negative bias temperature illumination stress에서 2.06 V의 문턱 전압 변화율을 보여 뛰어난 전기적, 신뢰성 특성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.100-100
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• 2011

2004년 일본의 Hosono 그룹에 의해 처음 발표된 이래로, amorphous gallium-indium-zinc oxide (a-GIZO) thin film transistors (TFTs)는 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 발광 소자(AM-OLED), 투명 디스플레이에 응용될 뿐만 아니라, 일반적인 Poly-Si TFT에 비해 백플레인의 대면적화에 유리하다는 장점이 있다. 최근에는 Y2O3나 ZrO2 등의 high-k 물질을 gate insulator로 이용하여 높은 캐패시턴스를 유지함과 동시에 낮은 구동 전압과 빠른 스위칭 특성을 가지는 a-GIZO TFT의 연구 결과가 보고되었다. 하지만 투명 디스플레이 소자 제작을 위해 플라스틱이나 유리 기판을 사용할 경우, 기판 특성상 공정 온도에 제약이 따르고(약 $300^{\circ}C$ 이하), 이를 극복하기 위한 부가적인 기술이 필수적이다. 본 연구에서는 p-type Si을 back gate로 하는 Inverted-staggered 구조의 a-GIZO TFT소자를 제작 하였다. p-type Si (100) 기판위에 RF magnetron sputtering을 이용하여 Gate insulator를 증착하고, 같은 방법으로 채널층인 a-GIZO를 70 nm 증착하였다. a-GIZO를 증착하기 위한 sputtering 조건으로는 100W의 RF power와 6 mTorr의 working pressure, 30 sccm Ar 분위기에서 증착하였다. 소스/드레인 전극은 e-beam evaporation을 이용하여 Al을 150 nm 증착하였다. 채널 폭은 80 um 이고, 채널 길이는 각각 20 um, 10 um, 5 um, 2 um이다. 마지막으로 Furnace를 이용하여 N2 분위기에서 $500^{\circ}C$로 30분간 후속 열처리를 실시한 후에, 전기적 특성을 분석하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.8 no.5
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• pp.1013-1019
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• 2007

Amorphous silicon and silicon-nitride films were deposited using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method at $150^{\circ}C$. As fraction of $H_2$ in source gas was increased, characteristics of low-temperature silicon-nitride films approached those of conventional high-temperature films; the refractive index approached 1.9 and the ratio of nitrogen-hydrogen bonds to silicon-hydrogen bonds increased. And also, as fraction of $H_2$ in source gas was increased, characteristics of low-temperature silicon films approached those of conventional high-temperature films; refractive index and optical band gap approached 4.2 and 1.8 eV, and $[Si-H]/([Si-H]+[Si-H_2])$ increased. Lower RF power and process-pressure made the amorphous silicon films to be better properties. Increase of $H_2$ ratio seemed as the common factor to get reliable amorphous silicon and silicon-nitride films for thin-film-transistors (TFTs) at low temperature.