학회 | 한국재료학회 |
학술대회 | 2016년 가을 (11/16 ~ 11/18, 경주 현대호텔) |
권호 | 22권 2호 |
발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
제목 | High Mobility Thin Film Transistors Fabricated by Metal-induced Crystallization of Amorphous Zinc Tin Oxide Semiconductors |
초록 | 본 연구실에서는 Tantalum(Ta) 촉매층을 적용한 Zn-Sn-O(ZTO) 박막트랜지스터 (TFTs)의 전기적 특성 변화를 연구하였다. 기존 연구 결과에 따르면 산화물 반도체의 경우에는 700°C 이상의 후속 열처리 공정을 통해 결정화가 발생한다고 알려져 있다. 하지만 금속 촉매반응으로 인한 amorphous-ZTO 박막의 결정화가 300°C 에서 발생하였고, 결정화 된 ZTO TFTs의 이동도 향상 효과를 확인하였다. Ta 촉매층을 가지지 않은 ZTO TFTs의 전기적 특성은 12.4 cm2/Vs의 이동도와 1.5V의 문턱전압을 나타내었고, 반면 Ta 촉매층을 가진 결정화 된 ZTO TFTs는 33.5cm2/Vs의 이동도와 1.8V 의 문턱전압을 나타내었다. 이는 결정화로 인한 미세구조의 규칙적인 배열의 생성으로 기인한다. TEM분석을 통하여 ZTO박막의 결정화를 확인 하였고, 결정화는 ZTO박막의 전체 영역에서 발생하였다. 결정성은 ZTO와 SiO2계면으로 들어갈수록 커지는 것으로 보았을 때, 이는 결정의 성장이 Ta/ZTO 계면에서 시작 된다는 것을 확인하였다. 아직 명확한 메커니즘은 확인되지 않았지만, 한가지 가능한 메커니즘은 전이금속인 Ta의 다량의 전자가 ZTO박막으로 전달 되고 전달된 전자들이 M-O 결합 (M = Zn or Sn) 을 약화시킬 수 있다. 약해진 M-O결합으로 인한 Gibbs free energy의 감소로 낮은 온도의 열처리에서 재배열이 발생하여 저온에서 결정화가 발생하게 된다. 이러한 채널/게이트 절연막 계면의 격자의 규칙적 배열이 고이동도 특성에 기인하는 것으로 예상된다. |
저자 | 김상태, 신연우, 김태중, 정재경 |
소속 | 한양대 |
키워드 | High Mobility; TFT; Metal Oxide; Crystallization |