PBTS 환경에서 수소의 확산이 비정질 IGZO 박막 트랜지스터의 신뢰성에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 PBTS(positive bias temperature stress) 환경에서 비정질 IGZO 박막 트랜지스터에서 수소의 확산이 신뢰성 미치는 영향을 확인하였다.이러한 PBTS 환경에서 모든 트랜지스터의 문턱전압이 음의 방향으로 이동하는 현상을 확인하였다. 이러한 신뢰성의 저하의 주된 요인은 비정질 IGZO 활성층 증착하기 전PECVD(plasma enhanced chemical vapor depositon)법을 이용하여 형성된 게이트 절연막에 포함된 수소의 확산이다. 이러한 게이트 절연막에 포함된 수소의 양이 트랜지스터의 신뢰성에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 비정질 IGZO 활성층을 형성하기 전에 게이트 절연막에 RTA 처리를 적용하였다. 최종적으로 RTA를 적용한 박막트랜지스터의 PBTS 환경에서의 신뢰성의 결과에서는 RTA처리 시간이 증가함에 따라 문턱 전압의 변화량이 – 2.2 V 에서 -0.1 V로 감소하는 경향을 확인하였다. 이와 같은 RTA 처리를 통한 문턱 전압 변화량의 감소는 게이트 절연막에 포함된 수소의 양이 감소함에 따라 게이트 절연막에서 활성층으로 확산되는 수소의 양이 상대적으로 줄어들었다는 것을 의미한다. RTA 처리 유무와 시간에 따른 SiO2 게이트 절연막과 비정질 IGZO 활성층내의 수소의 양을 TOF-SIMS(time-of-flight secondary ions mass spectromerty)를 이용하여 분석하였다.