최근 고성능 소자에 대한 수요가 증가하고, 그에 따라 소자의 크기는 지속적으로 축소되고 있다. 소자의 크기가 작아짐에 따라 기존 소자의 특성 및 기타 물리적 현상을 고려해야 할 필요성이 대두되고 있다. 이에 대한 일반적인 현상에는 CLM 및 DIBL 과 같은 단일 채널 효과가 포함된다. 이러한 추가적인 현상들로 인해 소자가 작아질수록 소자의 특성을 정확하게 분석할 필요가 있다.
소자 특성화를 위해서는 문턱 전압, 이동도, 전류 구동 능력 등의 특성 파라미터를 정확하게 추출해야 한다. 소자의 재료 및 구조적 특성에 의해 필연적으로 발생하는 결정결함은 이러한 특성 매개변수에 직, 간접적인 영향을 미치게 된다. 따라서 정확한 결함 분포 추출을 통해 문턱전압, 이동도, 전류 구동 능력 등의 파라미터를 정확히 분석하는 것이 필요하다.
결함은 앞서 말했던 것과 같이 소자의 재료 및 구조적 특성상 필연적으로 발생하고, 소자가 작을수록 결함이 소자의 전기적 특성에 미치는 영향이 커지므로 정확한 결함 분포 추출이 필요하다.
본 논문에서는 기존 결함 추출 방법을 보완한 확장된 결함 분포 추출 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 사용하는 전기적 특성에 따라 두 가지로 나눌 수 있다. 이는 전류-전압 특성을 이용한 방식과 정전용량-전압 특성을 이용한 방식으로 나뉜다.
본 논문에서 제안하는 전류-전압 특성을 이용한 결함 분포 추출 방법은 소자에 빛이 가해졌을 때의 전류-전압 특성을 이용한다. 이 방법은 기존 방법에서 발생한 문제를 해결하기 위해 반도체의 밴드갭 에너지보다 큰 광자 에너지를 가지는 광자를 이용하는 확장된 결함 추출 방법이다.
정전용량-전압 특성을 이용한 방법은 결함의 공간 분포와 에너지 분포를 동시에 추출하는 방법과 채널 전도 계수를 보완한 모델로 구분된다.
먼저 결함의 공간 분포와 에너지 분포를 동시에 추출하는 방식은 Si MOSFET 의 정전용량-전압 특성을 이용한다. 이 방법을 통해 결정 결함의 3 차원 곡선을 얻었다. 이를 통해 공간과 에너지에 대한 직관적인 결함 분석이 가능할 것으로 기대된다.
확장된 채널 전도 계수를 통해 a-IGZO TFT 에서 결함의 측면 분포를 추출하는 방법이 제안된다. 인가된 바이어스에 따라 달라지는 채널의 전도도를 나타내는 기존의 채널 전도 계수에서 기생 저항, 채널 저항, 중첩 정전용량을 고려한 향상된 채널 전도 계수 모델을 제안한다.
본 논문에서는 기존의 추출 방법에 대해서 확장된 결함의 추출 방법을 제안한다. 본 논문은 다결정 및 비정질 반도체 소자에서 결함의 공간적 분포와 에너지 분포를 동시에 추출하는 방법에 대한 연구의 기초가 될 것으로 기대된다.