[학위논문]RF 마크네트론 스퍼터링법으로 제작된 IGZO 박막 트랜지스터 제작 및 특성 연구 Manufacture and characteristic evaluation of amorphous indium-gallium-zinc-oxide (IGZO) thin film transistors prepared by RF magnetron sputtering methode원문보기
최근 투명 비정질 산화물 반도체 (transparent amorphous oxide semiconductors, TAOS)는 다음과 같은 두 가지 큰 기대에 많은 주목을 받고 있다. 하나는 poly-Si TFT의 대안으로 비정질상보다 균일성이 좋고 낮은 공정 온도로 비용이 절감되기 때문이다. 다른 하나는 유기발광 다이오드 (organic light emitting diodes, OLED)와 투명 박막 트랜지스터의 결합같은 정보와 광고에 사용되어지는 차세대 투명디스플레이 제품의 엄청난 잠재력이다. 이런한 TAOS 가운데 TFT의 채널층에 사용되어지는 indium-gallium-zinc-oxide(a-IGZO)는 낮은 온도 심지어 실온에서 큰 캐리어 이동도 (>10 cm/Vs)를 갖는다. 이 연구는 다양한 공정조건으로 a-IGZO ...
최근 투명 비정질 산화물 반도체 (transparent amorphous oxide semiconductors, TAOS)는 다음과 같은 두 가지 큰 기대에 많은 주목을 받고 있다. 하나는 poly-Si TFT의 대안으로 비정질상보다 균일성이 좋고 낮은 공정 온도로 비용이 절감되기 때문이다. 다른 하나는 유기발광 다이오드 (organic light emitting diodes, OLED)와 투명 박막 트랜지스터의 결합같은 정보와 광고에 사용되어지는 차세대 투명디스플레이 제품의 엄청난 잠재력이다. 이런한 TAOS 가운데 TFT의 채널층에 사용되어지는 indium-gallium-zinc-oxide(a-IGZO)는 낮은 온도 심지어 실온에서 큰 캐리어 이동도 (>10 cm/Vs)를 갖는다. 이 연구는 다양한 공정조건으로 a-IGZO 박막 및 IGZO 박막 트랜지스터를 제작하였다. IGZO 박막은 아르곤과 산소의 혼합비율과 전력과 같은 조건들을 변화시켜 RF magnetron sputtering법으로 제작하였다. 아르곤과 산소의 혼합비율은 9:1, 8:2, 7:3으로 하였고 전력은 80W, 70W, 60W, 50W, 40W로 변화시켰으며, 기판은 quartz를 사용하였다. 박막의 표면 및 증착조건은 X-ray diffractometor (XRD), scanning electron microscope (SEM), visible and ultra-violed region conditions (UV-vis)로 측정하였다. XRD로 측정한 결과 모든 샘플이 amorphous 상태임을 확인 할 수 있었고 SEM으로 측정한 결과 산소 혼합 비율이 낮을수록, sputter 전력이 클수록 결정립의 크기가 커지는 결과가 나타났다. 이는 증착 시에 Ar gas와의 반응성이 높아진 결과로 생각된다. UV-Spectrophotometer로 측정한 결과 증착된 박막들은 모두 80%이상의 투과도를 만족 시켰으며, 우수한 광 투과도를 가짐을 확인 할 수 있었다. Ar:O 혼합비율이 7:3일때 가장 저조하지만 비교적 일정한 투과율이 나타났으며, Ar:O 혼합비율이 8:2일때 blue(450nm)영역의 투과율이 가장 높으며, Ar:O 혼합비율이 9:1일때 green(550nm), red(650nm)영역의 투과율이 가장 높음을 확인 할 수 있었다. 산소 혼합비율이 커질수록 투과율 그래프가 단파장 쪽으로 이동하는 것을 확인 할 수 있으며 sputter 전력이 커질수록 투과율 그래프가 장파장 쪽으로 이동하는 것을 확인 할 수 있었다. 4200 probe station으로 I-V 곡선을 측정한 결과에서 드레인 전류는 드레인 전압이 증가함에 따라 선형 증가 후 포화 곡선을 그리는 것으로 나타났으며, 이것은 n-채널 TFT의 구동 양상과 일치함을 보였다.
최근 투명 비정질 산화물 반도체 (transparent amorphous oxide semiconductors, TAOS)는 다음과 같은 두 가지 큰 기대에 많은 주목을 받고 있다. 하나는 poly-Si TFT의 대안으로 비정질상보다 균일성이 좋고 낮은 공정 온도로 비용이 절감되기 때문이다. 다른 하나는 유기발광 다이오드 (organic light emitting diodes, OLED)와 투명 박막 트랜지스터의 결합같은 정보와 광고에 사용되어지는 차세대 투명디스플레이 제품의 엄청난 잠재력이다. 이런한 TAOS 가운데 TFT의 채널층에 사용되어지는 indium-gallium-zinc-oxide(a-IGZO)는 낮은 온도 심지어 실온에서 큰 캐리어 이동도 (>10 cm/Vs)를 갖는다. 이 연구는 다양한 공정조건으로 a-IGZO 박막 및 IGZO 박막 트랜지스터를 제작하였다. IGZO 박막은 아르곤과 산소의 혼합비율과 전력과 같은 조건들을 변화시켜 RF magnetron sputtering법으로 제작하였다. 아르곤과 산소의 혼합비율은 9:1, 8:2, 7:3으로 하였고 전력은 80W, 70W, 60W, 50W, 40W로 변화시켰으며, 기판은 quartz를 사용하였다. 박막의 표면 및 증착조건은 X-ray diffractometor (XRD), scanning electron microscope (SEM), visible and ultra-violed region conditions (UV-vis)로 측정하였다. XRD로 측정한 결과 모든 샘플이 amorphous 상태임을 확인 할 수 있었고 SEM으로 측정한 결과 산소 혼합 비율이 낮을수록, sputter 전력이 클수록 결정립의 크기가 커지는 결과가 나타났다. 이는 증착 시에 Ar gas와의 반응성이 높아진 결과로 생각된다. UV-Spectrophotometer로 측정한 결과 증착된 박막들은 모두 80%이상의 투과도를 만족 시켰으며, 우수한 광 투과도를 가짐을 확인 할 수 있었다. Ar:O 혼합비율이 7:3일때 가장 저조하지만 비교적 일정한 투과율이 나타났으며, Ar:O 혼합비율이 8:2일때 blue(450nm)영역의 투과율이 가장 높으며, Ar:O 혼합비율이 9:1일때 green(550nm), red(650nm)영역의 투과율이 가장 높음을 확인 할 수 있었다. 산소 혼합비율이 커질수록 투과율 그래프가 단파장 쪽으로 이동하는 것을 확인 할 수 있으며 sputter 전력이 커질수록 투과율 그래프가 장파장 쪽으로 이동하는 것을 확인 할 수 있었다. 4200 probe station으로 I-V 곡선을 측정한 결과에서 드레인 전류는 드레인 전압이 증가함에 따라 선형 증가 후 포화 곡선을 그리는 것으로 나타났으며, 이것은 n-채널 TFT의 구동 양상과 일치함을 보였다.
Recently, transparent amorphous oxide semiconductors (TAOSs) have attracted much attention due to the following two big expectations. One is an alternative to poly-Si TFTs due to both the better uniformity of the amorphous phase and the lower cost associated with low thermal processes (below 30...
Recently, transparent amorphous oxide semiconductors (TAOSs) have attracted much attention due to the following two big expectations. One is an alternative to poly-Si TFTs due to both the better uniformity of the amorphous phase and the lower cost associated with low thermal processes (below 300℃). The other is the tremendous potential of next-generation transparent display products for uses in pro-environment information and advertisement, which may combine transparent thin-film transistors with organic light emitting diodes (OLEDs). Among these TAOSs, indium-gallium-zinc-oxide (a-IGZO) as a channel layer in TFTs exhibited large field effect mobilities (>10 cm/Vs) at a low temperature and even at room temperature. This study deposited the amorphous IGZO film and IGZO thin film transistor by the various process conditions. IGZO thin film were prepared by RF magnetron sputtering variations in sputtering parameter such as Ar and O mixed financial ratio, RF power. The thin films were deposited on quartz substrate. The dependance on the deposition conditions was investigated by X-ray diffractometor (XRD), scanning electron microscope (SEM), visible and ultra-violed region spectroscopy (UV-vis). Through the experiments by the various conditions, the IGZO film showed amorphous phases in the all condition and more than 80% of optical transmittance. And IGZO TFT I-V curve of the measured drain voltage on the drain current increases linearly with increasing saturation and then to draw the curve appeared, and it's driving n-channel TFT showed that the pattern match.
Recently, transparent amorphous oxide semiconductors (TAOSs) have attracted much attention due to the following two big expectations. One is an alternative to poly-Si TFTs due to both the better uniformity of the amorphous phase and the lower cost associated with low thermal processes (below 300℃). The other is the tremendous potential of next-generation transparent display products for uses in pro-environment information and advertisement, which may combine transparent thin-film transistors with organic light emitting diodes (OLEDs). Among these TAOSs, indium-gallium-zinc-oxide (a-IGZO) as a channel layer in TFTs exhibited large field effect mobilities (>10 cm/Vs) at a low temperature and even at room temperature. This study deposited the amorphous IGZO film and IGZO thin film transistor by the various process conditions. IGZO thin film were prepared by RF magnetron sputtering variations in sputtering parameter such as Ar and O mixed financial ratio, RF power. The thin films were deposited on quartz substrate. The dependance on the deposition conditions was investigated by X-ray diffractometor (XRD), scanning electron microscope (SEM), visible and ultra-violed region spectroscopy (UV-vis). Through the experiments by the various conditions, the IGZO film showed amorphous phases in the all condition and more than 80% of optical transmittance. And IGZO TFT I-V curve of the measured drain voltage on the drain current increases linearly with increasing saturation and then to draw the curve appeared, and it's driving n-channel TFT showed that the pattern match.
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