DUV 조사 에너지에 따른 상부 게이트 자기 정렬 비정질 IGZO 박막 트랜지스터의 특성 평가

Abstract

본 연구에서는 비정질 IGZO active 층 위에 형성한 상부 게이트에 의한 선택적인 DUV를 조사로 높은 전도도를 가지는 소스/드레인 영역 (n+ 비정질 IGZO 층)을 형성한 상부 게이트 자기 정렬 비정질 IGZO 박막 트랜지스터를 제조하였다. 그리고 소스/드레인 영역을 형성하는 과정에서 조사한 DUV의 에너지에 따른 트랜지스터의 전기적 특성 변화에 대하여 고찰하였다.

DUV 조사 에너지에 따라서 전기적 특성을 분석하기 위해 185, 254nm 파장을 가지고 있는 DUV를 단위 면적당 조사된 에너지로 정량화하였다. DUV 조사를 통해 형성된 n+ a-IGZO 소스/드레인 영역의 비저항은 DUV를 조사하지 않은 박막의 비저항인 2.25×106 Ωcm 와 비교한 결과, DUV 조사 에너지의 증가에 따라 최대 ~10-3 Ωcm 수준으로 감소하는 경향을 보였다.

이를 적용하여 자기 정렬 비정질 IGZO 박막 트랜지스터를 제조하고 전기적 특성하였다. 그 결과, DUV 조사 에너지의 증가에 따라 트랜지스터의 특성들이 향상되는 것을 확인하였다. DUV를 박막 트랜지스터의 소스/드레인 영역에 20 J/cm2만큼 조사하였을 때의 박막 트랜지스터의 특성이 이동도 22.0 cm2/V·s, 문턱전압 2.2 V, 문턱전압 아래에서의 기울기 0.24 V/decade, on/off 전류비가 1.34X106 으로 매우 양호한 전기적 특성을 보였다.

또한, Transmission line method (TLM)법을 이용하여 추출한 박막 트랜지스터의 채널 길이 감소량과 소스/드레인 저항은 각각 1.04 um, 60.2 Ωcm으로 기존에 연구되었던 플라즈마 처리나 확산을 이용한 n+ doping법을 적용한 자기 정렬 박막 트랜지스터에 비해 개선된 값을 가진다는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해 DUV 조사를 통해 자기 정렬 박막 트랜지스터의 소스/드레인 영역을 형성할 경우 소스/드레인 영역의 효율적인 n+ 도핑으로 인해 전기적 특성이 전반적으로 개선되었다고 사료된다.