a-IGZO TFT의 이동도 향상을 위한 ITO 고속 전류 경로

Abstract

과거의 디스플레이 시장을 압도적으로 장악해온 CRT 디스플레이는 ‘슬림화와 대형화’를 장점으로 내세운 Flat Panel Display(FPD)로 대체되었다. 이러한 FPD는 성능 향상과 대형화를 위하여 능동구동방식(Active Matrix Driving)을 취하고 있다. 능동구동은 화면을 구성하는 화소(pixel)을 개별적으로 제어하기 위하여 스위칭을 담당하는 Thin Film Transistor(TFT)를 내장하고 있으며 이는 디스플레이 장치의 성능에 절대적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 기존의 Amorphous Oxide Semiconductor(AOS) TFT의 구조를 개선하여 이동도를 향상시킴으로써 차세대 디스플레이 장치에 사용 가능한 AOS TFT에 대해 연구하였다. 다양한 이동도 향상 방법 중 Enhanced-Mobility Current Path(EMCP) 구조의 TFT 즉, 일반적인 활성층과 고속 전류 경로층의 이중 활성층 구조를 사용하는 고이동도 TFT에 대하여 연구하였다. a-IGZO를 활성층으로, 전기적, 광학적 특성이 우수한 ITO를 고속 전류 경로로 이용하여 bottom gate 구조의 TFT 소자를 제작, 특성을 평가하였다. 80μm의 채널 길이에서 고속 전류 경로의 길이를 20, 40, 60μm 로 증가시키며 소자의 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 고속 전류 경로의 길이가 증가함에 따라 이동도가 증가하였으며 이러한 이동도 증가는 Rule of mixture – lower bound와 옴의 법칙에 기반한 전산모사에 의하여 예측이 가능하다. 실험 결과 고속 전류 경로 길이 60μm에서 최대 포화 이동도 28.3 cm2/Vsec의 결과를 얻었다. 이는 고속 전류 경로층이 삽입되지 않은 소자에서의 포화 이동도 12.8 cm2/Vsec보다 2배 이상 향상된 성능이다.