학회 | 한국재료학회 |
학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
권호 | 23권 1호 |
발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
제목 | High Performance In-Zn-O Thin-Film-Transistors with a Solution-Processed Aluminum-Yttrium Oxide High-k Gate Insulator |
초록 | High-k 물질은 반도체 내의 배선과 배선 간의 간섭을 막고 트랜지스터 기본 구성 단위인 게이트를 절연하는 특성이 높은 유전체를 말하는데, k가 높을수록 배선 간 전류 누설의 차단력이 뛰어나고 게이트의 절연 특성이 좋아 미세 회로를 만들 수 있는 장점이 있다. 게이트 절연막을 만드는데 여러 가지 방법이 있는데 지금까지 사용 되어 오고 있는 CVD (Chemical vapor deposition)나 sputter 장비를 이용한 공정은 소자성능은 우수하지만 비싼 제조 설비와 긴 공정 시간이 필요한 단점이 있다. 그래서 대안으로 용액형 소재를 만들어 값싼 제조 공정과 빠른 시간 내 소자 제작이 가능한 sol-gel법을 이용한 방법이 대두 되고있다. 이러한 sol-gel법을 이용하여 TFT내에 들어가는 Gate Insulator를 제작함으로써 소자 가공이 간단해지고 경제성을 가질 것으로 기대된다. 본 연구에서는 High-k 물질인 Yttrium oxide(k~15)와 wide bandgap물질인 Aluminum oxide(~8.7eV) 두 가지 물질로 만든 용액을 heavily-doped p-type Si 기판 위에 스핀 코팅하여 Al-Y-O 게이트 절연막을 형성하였다. IZO를 채널로, ITO를 소스/드레인으로 하는 Bottom gate구조 TFT를 400도에서 제작하였다. 본 연구에서 제작한 High-k Al-Y-O TFT에서 Y의 비율 증가에 따른 전기적 특성과 비교하였을 때, 기존의 AlOx과 YOx를 게이트 절연막으로 사용하였을 때보다 높은 유전상수(~17)와 높은 Breakdown voltage를 확인하였다. 그리고 이동도 52.9cm2/Vs, SS는 0.19V/decade, Vth는 -0.5V의 높은 전기적 특성을 확인하였다. 산화물 반도체와 접하는 High-k Al-Y-O 를 게이트 절연막으로 코팅함으로써 채널 물질과의 양질의 계면 형성과 절연 효과를 기대 할 수 있다. |
저자 | Jiwon Lee, Hyeonjoo Seul, Yeonwoo Shin, Hyeona Kim, Jae Kyeong Jeong |
소속 | Hanyang Univ. |
키워드 | <P>Solution process; high-k material; aluminum yttrium oxide; thin film transistor; high breakdown voltage</P> |