A study of Li-ZnSnO and AlOx Thin Film Grown by Mist CVD for Display Application

Abstract

다양한 박막 증착 공정 중 하나로 상압에서 증착하는 용액기반의 기상 화학적 증착법을 이용하여 리튬이 첨가된 비정질 아연 주석 산화물 박막을 350°C에서 형성하였으며, 이를 채널층으로 응용하여 박막 트랜지스터 소자를 제작하였다. Li 원자의 첨가가 ZTO 반도체의 화학적 및 물리적 특성에 미치는 영향과 박막 트랜지스터의 전기적 특성변화를 함께 연구했다. Li 이 1mol % 첨가된 Li-ZTO을 채널층으로 사용된 소자는, 24.7 cm2/Vs의 이동도, 1010의 점멸비를 보여주면서 ZTO TFT에 비해 우수한 전기적 성능을 나타내었다. (Intrinsic ZTO TFTs exhibiting a mobility of 14.6 cm2/Vs and on/off ratio of ~108). 이는 Li 이온이 캐리어 트랩으로 작용하는 결함을 패시베이션하고 추가로 자유 캐리어를 제공함으로써 소자 성능을 향상시키기 때문이다. 따라서, Li 이온 첨가는 ZTO 반도체 소자의 전하 수송 특성 및 안정성을 향상시키는 효과적인 방법이며, 이는 비용적으로 효율적인 Mist-CVD 공정으로 실현 시킬 수 있다. 추가적으로 산화 알루미늄 유전체를 Mist-CVD 공정에 의해 아세톤과 물의 용매 혼합물 비율을 조절하여 각각 성장시킨 후 절연특성에 대해 연구하였다. 아세톤 대 물의 비율이 9 : 1에서 7 : 3으로 변하면서, 즉 물의 비율이 증가함에 따라 7 MV/cm2의 전계에서 Al2O3 유전층 박막의 누설 전류는 9.0 x 10-7에서 4.4 x 10-10 A/cm2로 감소하였고 유전 상수는 커패시턴스-전압 측정 동안 히스테리시스의 개선과 함께 유전 상수가 6.03에서 6.85로 증가했다. 결과적으로, 가장 우수한 Al2O3막은 7 : 3의 아세톤 대 물 비율에서 이상적인 값인 7.0에 가까운 유전 상수와 약 9 MV / cm의 Breakdown field를 확인하였다. 이를 박막 트랜지스터의 게이트 절연층으로 응용하기 위해 Si 기판위에 InSnZnO(ITZO)/Al2O3 TFT 소자를 제작하였다. 제작된 소자는 37.2 cm2/Vs의 고이동도 및 0.44 V/decade의 Subthreshold swing 값을 갖는 등 우수한 전기적 성능을 나타내었다.