| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 가을 (11/16 ~ 11/18, 경주 현대호텔) |
| 권호 | 22권 2호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | PEN 기판을 적용한 투명/유연 IGZO 박막트랜지스터 제작과 응용 |
| 초록 | 본 발표에서는 유연한 poly(ethylene naphthalate) (PEN) 기판 위에 In-Ga-Zn-O (IGZO) 산화물반도체를 이용한 박막 트랜지스터를 제작하고 그 특성을 평가한 결과에 대해 소개한다. 유연한 PEN 기판 위에서도 높은 신뢰성을 가지는 IGZO TFT를 실현하기 위해 다음의 세 가지 전략을 도입하였다. (1) 기판 베리어 구조의 최적화, (2) PEN 기판의 표면 상태 비교, (3) IGZO 채널 조성의 제어. 첫 번째 전략으로, PEN 기판 표면의 거칠기와 수분 투습도를 개선하기 위해 유무기 박막이 적층된 하이브리드 베리어 구조를 제안하였다. 아크릴레이트 기반의 박막층을 유기 베리어로 사용하였고, 원자층증착법으로 형성한 Al2O3 박막을 무기 베리어로 사용하였다. 하이브리드 베리어 구조를 이용하여 PEN 기판 위에 제작한 IGZO TFT는 우수한 소자 동작 특성을 나타내었으며, 이 특성은 1.9%의 변형률에 해당하는 3.3 mm 곡률반경의 구부림 스트레스 상태에서도 열화되지 않음을 확인하였다. 유기 베리어 도입을 통한 표면 거칠기 개선 효과와 향상된 구부림 특성, 무기 베리어 도입으로 인한 수분 투습도 향상 효과가 반영된 결과로 판단된다. 두 번째 전략으로, PEN 기판 상하의 서로 다른 두 면에 대한 소자 특성 변화를 확인하였다. PEN 필름은 장기보관을 위한 감기 (winding) 공정을 거치게 되고, 이 때 PEN 면끼리는 미끄러지는 특성이 없어 PEN 필름 표면에 손상이 가게 된다. 따라서 미끄러짐 특성을 갖게 하기 위해 폴리에스터 계통의 수지가 PEN 필름 한쪽 면에 도포되어 있다. 이를 primer 면이라고 부른다. PEN 면에 비하여 표면이 거칠고 점착특성이 좋지 못한 primer 면을 소자 제작용 기판으로 사용할 경우 제작 소자의 구부림 특성이 저하되는 것을 확인하였다. 세 번째 전략으로, 저온 공정 정합성 확보를 위해 IGZO 박막의 증착 공정 조건을 제어함으로써 채널 조성을 최적화하였다. IGZO TFT의 소자 성능은 산소 분압 2% 조건에서 가장 양호하였으며, 이 소자는 150 oC의 저온 열처리 후에도 우수한 신뢰성 동작이 가능함을 확인하였다. 유연 기판 위에 IGZO TFT를 제작하는 경우, IGZO 증착 공정 중의 산소 분압 조절을 통해 공정의 저온화 및 소자 성능의 최적화를 달성할 수 있음을 확인하였다. |
| 저자 | 윤성민, 박민지 |
| 소속 | 경희대 |
| 키워드 | <P>산화물반도체; 박막트랜지스터; 유연기판; 투명소자</P> |
