유연 소자용 산소 흡수층을 이용한 저온공정 산화물 박막 트랜지스터 연구

Abstract

본 논문은 bottom gate 구조를 가지는 Indium Gallium Oxide (IGO) Thin-Film Transistors (TFTs) 소자를 Polyethylene Naphthalate (PEN)기판 위에 제작하고, Tantalum (Ta) 산소흡수층을 이용하여 150℃의 저온공정으로 소자 성능을 향상시키기 위한 연구를 진행하였다. 기존 Ta 금속 촉매층을 이용한 산화물 반도체 기반의 TFTs는 250℃ 이상의 공정 온도에서 Ta 금속 촉매층을 증착 후 후속 열처리를 통해 반도체를 결정화 시키는 방법으로 소자의 이동도를 향상시켰다. [1-3] 하지만 저가의 유연한 기판에 적용하기에 250℃이상의 공정 온도는 적합하지 않으며, 대면적 디스플레이에 적용을 위해서는 비정질 상의 채널층이 더 유리하다. 따라서 In 조성을 높인 IGO 산화물을 이용하고 Ta 산소흡수층을 증착 후 후속 열처리를 통하여 150℃의 저온에서 이동도를 향상시켜서, 이동도 29.4 cm2/Vs, VTH = -0.86 V의 특성을 가지는 소자를 PEN 기판 위에 제작하고 소자의 전기적 화학적 분석을 진행하였다. 또한, 소자의 기계적 내구성을 시험하기 위하여 10000회의 sliding test를 통하여 PEN 기판 위의 Ta/IGO TFTs의 신뢰성 분석을 진행하고 우수한 전기적 특성 및 신뢰성을 가지는 것을 확인하였다. 150℃의 저온공정으로 Ta 산소흡수층을 이용하여 PEN 기판 위에 비정질 IGO TFTs 소자 연구를 통하여 대면적 플렉시블 디스플레이에 적용 가능성을 확인하였다.