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논문 상세정보

비정질 산화물 SiZnSnO 반도체 박막의 전기적 특성 분석

Investigation on Electrical Property of Amorphous Oxide SiZnSnO Semiconducting Thin Films

Abstract

We investigated the electrical characteristics of amorphous silicon-zinc-tin-oxide (a-SZTO) thin films deposited by RF-magnetron sputtering at room temperature depending on the deposition time. We fabricated a thin film transistor (TFT) with a bottom gate structure and various channel thicknesses. With increasing channel thickness, the threshold voltage shifted negatively from -0.44 V to -2.18 V, the on current ($I_{on}$) and field effect mobility (${\mu}_{FE}$) increased because of increasing carrier concentration. The a-SZTO film was fabricated and analyzed in terms of the contact resistance and channel resistance. In this study, the transmission line method (TLM) was adopted and investigated. With increasing channel thickness, the contact resistance and sheet resistance both decreased.

본문요약 

문제 정의(1)
  • 본 논문에서는 증착 시간에 따른 a-SZTO TFT와 TLM을 제작하여 전기적 특성 분석을 진행하였다.

    본 논문에서는 증착 시간에 따른 a-SZTO TFT와 TLM을 제작하여 전기적 특성 분석을 진행하였다. 증착 시간이 증가함에 따라 채널의 두께가 증가하며 그에 따른 VO의 증가로 인하여 전기적 특성이 향상되었다.

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질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
μFE 향상 기여
a-IGZO의 원소 중 μFE 향상 기여에 큰 역할을 하는 것은?
In3+의 경우 최외각 전자 중 방향에 따른 비등방성이 가장 작은 s-orbital overlap이 일어나게 되어 μFE 향상 기여에 큰 역할

다양한 비정질 산화물 물질 중에서도 인듐과 갈륨(In-Ga)이 함유된 비정질 인듐-갈륨-징크-옥 사이드(a-IGZO) TFT의 경우 연구가 상당히 진행되어 있는 상태이다. a-IGZO의 원소 중 하나인 In3+의 경우 최외각 전자 중 방향에 따른 비등방성이 가장 작은 s-orbital overlap이 일어나게 되어 μFE 향상 기여에 큰 역할을 한다 [5]. 또한 Ga의 경우 훌륭한 캐리어 억제제로서 비정질 산화물 물질 내부에서 안정성을 향상시키는 역할을 한다 [6].

a-SZTO
실리콘-아연-주석-산소(a-SZTO)의 특성을 연구하려는 이유는 기존의 a-IGZO가 어떤 문제점을 가지고 있기 때문인가?
a-IGZO 채널 내부의 In과 Ga은 희토류이며, 특히 In의 경우 독성을 가지고 있어 큰 단점을 가지고 있다

또한 Ga의 경우 훌륭한 캐리어 억제제로서 비정질 산화물 물질 내부에서 안정성을 향상시키는 역할을 한다 [6]. 하지만 a-IGZO 채널 내부의 In과 Ga은 희토류이며, 특히 In의 경우 독성을 가지고 있어 큰 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구그룹에서는 이전부터 ZnO를 기반으로 하여 μFE 향상을 위한 주석(Sn)과, 안정성 향상을 위한 실리콘(Si)을 첨가한 비정질 실리콘-아연-주석-산소(a-SZTO)의 특성에 관해 연구하였다 [7-9].

AOS 박막 트랜지스터
산화아연을 기반으로 한 AOS 박막 트랜지스터의 특징은?
높은 전계효과 이동도(field effect mobility, μFE), 높은 온오프 전류비(Ion/off), 낮은 subthreshold swing (S.S.), 그리고 좋은 균일성 등과 같은 수많은 장점

기존의 실리콘 반도체와 비교하여 우수한 특성을 지니는 비정질 산화물 반도체(amorphous oxide semiconductor, AOS)는 flexible display, AM-LCD와 AM-OLED 등과 같은 차세대 디스플레이의 백플레인에서 최근 많은 주목을 받아오고 있다 [1-3]. 특히 산화아연(ZnO)을 기반 으로 한 AOS 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)는 높은 전계효과 이동도(field effect mobility, μFE), 높은 온오프 전류비(Ion/off), 낮은 subthreshold swing (S.S.), 그리고 좋은 균일성 등과 같은 수많은 장점을 가지고 있다 [4]. 다양한 비정질 산화물 물질 중에서도 인듐과 갈륨(In-Ga)이 함유된 비정질 인듐-갈륨-징크-옥 사이드(a-IGZO) TFT의 경우 연구가 상당히 진행되어 있는 상태이다.

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