생몰정보
소속
직위
직업
활동분야
주기
서지
국회도서관 서비스 이용에 대한 안내를 해드립니다.
검색결과 (전체 1건)
원문 있는 자료 (1) 열기
원문 아이콘이 없는 경우 국회도서관 방문 시 책자로 이용 가능
목차보기더보기
표제지
목차
국문요지 11
제 1 장 서론 14
제 2 장 이론적 배경 19
2.1. 수소화된 비정질 실리콘 19
2.1.1. 수소화된 박막 트랜지스터의 4가지 기본 구조 21
2.1.2. Inverted staggered 구조의 실현방법 22
2.1.3. a-Si:H의 상태밀도 23
2.1.4. 수소화된 비정질 실리콘의 동작원리 24
2.1.5. 트랜지스터 특성 25
2.1.6. 수소화된 비정질 실리콘의 안정성 28
2.2. 산화물 반도체 32
2.2.1. 산화물의 특징 33
2.2.2. 산화물 반도체의 특징 33
2.2.3. 비정질 산화물 반도체 34
2.2.4. 비정질 산화물 반도체의 기본 구조 및 전도 메커니즘 (IGZO) 36
2.2.5. 조성에 따른 특성(IGZO) 39
2.2.6. O₂ 분압에 따른 특성(IGZO) 42
2.2.7. 산화물 반도체의 상태밀도 43
2.2.8. 산화물 반도체의 안정성 44
2.3. 용액공정을 이용한 산화물 46
2.3.1. Sol-gel method의 원리 46
2.3.2. Sol-Gel 공정 49
2.3.3. Spin coating 공정 53
2.3.4. 박막의 건조 및 열처리 55
2.3.5. Sol-gel 용액공정을 이용한 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 연구동향 58
제3장 실험 방법 62
3.1. 소자의 구조 및 제작 62
3.1.1. Sol-gel 공정용 IZO precursor 제조 62
3.1.2. Sol-gel 공정을 이용한 IZO 박막의 형성 63
3.1.3. 박막트랜지스터의 공정과정 66
3.2. 소자의 분석 68
3.2.1. IZO Sol-gel 물질의 TG-DTA 분석 68
3.2.2. IZO 박막의 광 투과율 측정 분석 70
3.2.3. IZO 박막의 XRD 분석 70
3.2.4. IZO 박막트랜지스터의 전기적 측정 71
제4장 실험결과 및 고찰 74
4.1. UV-Ozone 처리 전후에 따른 박막 특성 평가 74
4.1.1. UV-Ozone 처리 전후에 따른 게이트 절연막과 채널 사이의 interface 특성 분석 75
4.2. UV-Ozone 처리 전후에 따른 IZO박막 트랜지스터의 전기적 특성 평가 77
4.2.1. UV-Ozone 처리 전후에 따른 IZO박막 트랜지스터의 Transfer characteristic 그래프의 특성 평가 77
4.2.2. UV-Ozone 처리 전후에 따른 IZO박막 트랜지스터의 Transfer characteristic 그래프의 hysteresis 분석 78
제5장 결론 79
참고문헌 81
Abstract 85
표. 1. 비정질 실리콘, 폴리실리콘 및 산화물 TFT소자의 장단점 비교 15
표. 2. 실리콘 반도체와 산화물 반도체의 박막 특성 비교 36
표. 3. Typical chelating ligands 53
그림. 1. Thin film transistor configurations 21
그림. 2. Inverted staggered TFT structures, type A and B 22
그림. 3. Density of states of a-Si:H 23
그림. 4. Schematic illustration of basic operation of a-Si:H 24
그림. 5. TFT Characteristics measurement of a-Si:H 26
그림. 6. TFT characteristics of a-Si:H 26
그림. 7. Threshold Voltage 27
그림. 8. Vth shift of a-Si:H 28
그림. 9. The time dependence of the threshold voltage shift for two values of the bias stress voltage 30
그림. 10. Schematic illustration of the state creation of a-Si:H 31
그림. 11. Comparison of crystalline and amorphous phase with Silicon and oxide semiconductor 34
그림. 12. InGaZnO₄의 Crystal 구조 38
그림. 13. The amorphous formation region (down) and the electron mobilities and concentrations evaluated from the Hall effects for the amorphous thin films (up) in the In₂O₃-Ga₂O₃-ZnO system.(이미지참조) 40
그림. 14. The carrier concentration as a function of O₂ pressure during the deposition in a-InGaZnO₃ and a-In₂Zn₃O6(이미지참조) 41
그림. 15. Saturation mobilities, threshold voltages, and on-off current ratios 41
그림. 16. Change of the electrical conductivity of the sputtered a-IGZO films as a function of O₂ partial pressure during sputtering 42
그림. 17. The sub-gap DOSs for the depletion-type and enhancement-type TFTs 43
그림. 18. Sol-gel 과정에 다른 분류 46
그림. 19. Overview of various sol-gel process. 48
그림. 20. Overview of the sol-gel process (showing independent controllable process variables, material state and associated properties, and dependent processes and reactions.) 49
그림. 21. Schematic representation of gel desiccation for (a) acid- and (b) base-catalyzed 51
그림. 22. Stages of the spin coating process 55
그림. 23. Schematic illustration of drying process 57
그림. 24. Sol-gel 법으로 제작한 ZnZrO TFT 60
그림. 25. IZO precursor 제조 과정 63
그림. 26. IZO 박막의 형성 과정 64
그림. 27. 의 완성된 IZO 박막의 SEM 측정 이미지 65
그림. 28. 반도체 공정을 활용한 IZO 박막 트랜지스터의 공정 과정 66
그림. 29. IZO sol-gel 용액의 TG-DTA 그래프 69
그림. 30. IZO 박막의 transmittance 측정 그래프 70
그림. 31. IZO 박막의 XRD 그래프 71
그림. 32. IZO 박막트랜지스터의 구조 71
그림. 33. IZO 박막트랜지스터의 Transfer characteristic 그래프(Vds=10 V) 72
그림. 34. IZO Output characteristic 그래프 72
그림. 35. 게이트 절연막에 UV-Ozone 처리 유무에 따른 박막 형성 실험 과정 74
그림. 36. UV-Ozone 처리 전, 후 Water drop angle(contact angle)의 변화 76
그림. 37. UV-Ozone 처리 전후에 따른 IZO박막 트랜지스터의 Transfer characteristic 그래프 77
그림. 38. UV-Ozone 처리 전후에 따른 IZO박막 트랜지스터의 Transfer characteristic hysteresis 78
초록보기 더보기
현재 상용화되고 있는 비정질 실리콘 기반의 박막 트랜지스터는 증착공정이 간단하고 공정비용이 저렴하다는 장점이 있으나, 전계 효과 이동도가 낮고 (0.1~1㎠/Vs) 광학적으로 불투명한 문제가 있다. 그리고 저온 결정화 실리콘 박막 트랜지스터의 경우, 상대적으로 높은 이동도를 가지고 있지만 기존의 공정보다 복잡하고 고가격의 장비를 사용하여 공정비용이 상승하고, 대 면적에 균일한 박막의 증착이 어려우며 400~500℃에 이르는 공정온도로 인해 AMOLED (능동 행렬 유기 발광 장치)에 적용시 개선해야 할 문제가 많다. 따라서 가까운 미래에 유기 발광 장치, Flexible display 등의 고해상도 차세대 평판 디스플레이의 구동 소자와 AMOLED 로서 낮은 증착 온도와 가격 그리고 비정질 실리콘보다 상대적으로 높은 이동도의 특징을 가지는 산화물 박막 트랜지스터는 가장 적합한 기술로 여겨지고 있다. 광학적으로 투명한 특징을 가진 산화물 반도체는 2004년 일본의 Hosono가 산화물 박막 트랜지스터 채널물질로 응용가능한 물질로 비정질 InGaZnO₄라는 물질을 개발하여 박막 트랜지스터를 제작하였는데 비정질 상태에서도 10 ㎠/Vs 이상의 전계효과 이동도를 가지고 0.2 V/decade의 subthreshold swing 값을 얻으면서 AMOLED나 고성능 TFT-LCD에 적용시킬 수 있는 가능성을 제시하였다. 또한 디스플레이 산업적인 측면에 있어서는 현재 한국을 선두로 많은 국가들이 디스플레이 사업에 뛰어들었다. 이에 따라 최근 디스플레이 발전 방향 중 공정부분에서의 중요한 이슈로 디스플레이의 저가 공정 연구가 주목되고 있다. 이에 따라 주로 고가의 진공 장비를 이용한 박막 트랜지스터 제작기술이 아닌 일반 환경에서도 용액공정을 이용하여 반도체 박막 트랜지스터를 제작하는 저가의 용액 공정 기술인 sol-gel 공정기술이 연구 되었다.
본 연구의 목적은 용액 공정으로 진행될 때 박막 트랜지스터의 게이트 절연체와 반도체 물질간의 접합을 좋게 하여 박막트랜지스터 전기적 특성 개선 및 물리적 특성을 개선하는데 목적이 있다. 이를 위해 전자 이동 채널이 형성될 절연체 표면과 산화물 반도체 물질 사이의 계면에 UV-Ozone 처리를 하였고 이를 통해 나타나는 박막 트랜지스터 소자의 물리적, 전기적 특성으로 나누어 특성평가를 실시하였다. 본 실험에서는 선행 연구된 sol-gel 방법을 이용하여 2-methoxyethanol에 Indium nitrate hydrate와 Zinc acetate dehydrate를 녹이고 촉매로 Acetic acid가 사용 되었다. 그 후 한 시간 동안 70℃에서 반응을 시킨 후 완성시켰다. 소자는 heavily boron p+-doped 실리콘 기판에 UV-ozone 처리를 함으로써 스핀 코팅 공정 방법을 이용한 Indium Zinc Oxide (IZO) 박막의 형성 이후 adhesion 특성 변화에 대하여 논의 하였다. 그리고 광학적으로 투명한 IZO 박막 채널층을 반도체 공정기술을 사용하여 패터닝을 한 후 열증착 방법을 이용하여 Aluminum(Al) 소스-드레인 전극을 형성 시켜 박막트랜지스터를 제작하였다. 이렇게 제작된 IZO 박막은 가시광선 영역의 높은 투과도를 가졌으며 박막 트랜지스터는 공핍형 (depletion mode)의 동작을 하였다. 이에 대한 전기적 특성은 향상된 전계효과 이동도, 그리고 더 낮아진 off current 를 갖는 특성을 보였다. 이는 UV-ozone 처리가 물리적으로는 스핀코팅의 친수성 sol-gel 용액을 이용한 IZO 박막이 실리콘 기판의 SiO₂ 표면에 잘 형성되게 하여 그에 따른 산화물 반도체 층과 게이트 절연체의 전기적 Interface 특성이 향상 되었음을 드레인 전류와 게이트 전압의 I-V 측정과 I-V hysteresis 분석을 통해 알아 보았다.
용액 공정 중 하나인 sol-gel이라는 공정은 반도체 물질을 성장시키는 공정 단가를 절약하는 효과뿐만 아니라 진공환경이 필요 없기 때문에 공정시간 절약에도 유리한 장점을 가지고 있다. 그리고 광학적으로 투명한 산화물 반도체를 디스플레이용 박막트랜지스터의 채널영역으로 사용할 때는 반도체 자체가 가시광선을 통과하는 투명한 성질을 가지고 있어 투명전극물질과 함께 사용하여 LCD 디스플레이 화소의 면적을 더 줄이거나 개구율을 높일 수 있는 가능성을 보여 준다. 이러한 특징은 역시 유기발광디스플레이에 응용될 때 유기 화소의 스트레스를 줄여줄 수 있어 소자의 수명이 길어지는 효과도 볼 수 있는 가능성을 보여주었다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
도서위치안내: / 서가번호:
우편복사 목록담기를 완료하였습니다.
* 표시는 필수사항 입니다.
* 주의: 국회도서관 이용자 모두에게 공유서재로 서비스 됩니다.
저장 되었습니다.
로그인을 하시려면 아이디와 비밀번호를 입력해주세요. 모바일 간편 열람증으로 입실한 경우 회원가입을 해야합니다.
공용 PC이므로 한번 더 로그인 해 주시기 바랍니다.
아이디 또는 비밀번호를 확인해주세요