| 초록 |
차세대 디스플레이로 투명 및 유연 디스플레이가 매우 유망하다. 또한 이런 디스플레이를 구동할 수 있는 박막트랜지스터(TFT)의 채널 물질로 산화물 반도체 특히 ZnO는 매우 중요한 물질이다. 응용을 위해서는 IOFF, IOn/Off, channel mobility, 문턱전압 등의 최적화가 필요하다. 지금까지 ZnO TFT에서의 ZnO의 증착은 저온 공정을 위해 대부분 스퍼터링과 같은 물리기상 증착법으로만 이루어졌다. 하지만 저온 공정으로 증착할 수 있는 다른 방법으로 원자층증착법이 있는데, 이 방법은 저온에서 대면적으로 좋은 uniformity를 보이는 ZnO를 증착할 수 있는 방법으로, 디스플레이 공정에 유리한 점을 보인다. 하지만 TFT의 channel층에 적합한 ZnO 원자층증착법에 대한 연구는 제한적으로만 이루어졌다. 본 연구에서는 원자층증착법 ZnO TFT의 전기적 특성을 제어하기 위해 저온에서 두 가지 방법을 사용하였다. 우선 여러 가지 농도의 암모니아수가 원자층증착법에 사용되는 반응물로 사용되었다. 이 방법으로 질소를 도핑하고, 또한 그 도핑 양을 조절하여, 물을 사용하였을 경우 ZnO 박막의 전자의 농도가 1018 cm-3 정도였던 것을 1013 cm-3 수준으로 감소시킬 수 있었다. 또한 이를 이용하여 우수한 특성을 지니는 inverted staggered type TFT를 제작하였다. 한편 소자제작의 전 공정은 150 °C 이하로 플라스틱 기판에도 적용 가능하다. 0.01 %의 암모니아수를 이용하여 증착한 ZnO의 채널을 가지는 TFT에서 saturation mobility는 6.7 cm2/Vs, ION/OFF는 9.46 × 107, IOFF는 2.03×10-12 A와 subthreshold swing이 0.67 V/de인 특성을 지니는 TFT를 제작할 수 있었고, 이는 같은 비정질 실리콘 TFT과 비슷하거나 그 이상의 특성이다. 또한 문턱전압은 질소 도핑 양으로 조절이 가능하였다. 다음으로 ALD ZnO films을 자외선 처리 방법을 통해 전자농도를 증가시켜 문턱전압을 음의 방향으로 조절하였다. 자외선 처리는 ZnO를 증착한 후 진공챔버에서 상온에서 UV 광처리를 하는 방법을 이용하였다. UV 처리된 ZnO의 비저항은 감소하고, 이에 따라서 문턱전압이 감소한다. 또한 UV 처리 시간이 증가함에 따라서도 같은 경향성을 보인다. 이 방법은 질소가 도핑된 ZnO 및 매우 저항이 큰 PEALD ZnO에 모두 적용 가능한 방법이다. 본 연구에서는 상온에서depletion 및 enhancement mode ZnO TFT를 제작할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. |
