금속 캐핑법을 이용한 고 이동도 및 고 장기신뢰성의 디스플레이용 질산화아연 박막트랜지스터에 대한 연구

Abstract

본 연구는 금속캐핑법을 이용하여 고 이동도 및 고 장기신뢰성의 특성을 가지는 Zinc Oxynitride (ZnON) Thin-Film Transistors (TFTs)를 구현하는 방법을 제안하였다. 일반적으로 ZnON TFT는 ZnO TFT에 nitrogen dopping을 통해 산화물 반도체가 가지고 있는 Oxygen Vacancy (Vo)로 인한 Negative Bias Illumination Stress (NBIS)에서의 문턱전압 (Vth) 열화를 개선시키는 것으로 잘 알려져 있으나, 질소의 확산으로 인한 장기 신뢰성에서의 특성 열화에 대한 문제점이 확인되고 있다. 본 연구에서는 Bottom gate 구조의 ZnON 채널층 위에 추가적으로 금속인 Tantalum(Ta)을 캐핑층으로 증착하여 ZnON 채널의 불순물을 제거 시키는 효과를 통해 89.0 cm2/Vs의 높은 이동도와 ION/OFF 비율 8.6×108의 우수한 소자 특성을 확인하였으며, 캐핑층은 ZnON 채널의 패시베이션층으로 작용하여 질소의 확산을 막아주어 장기 신뢰성에서의 개선 효과 역시 확인이 되었다. 본 연구에서 제안하는 금속캐핑법은 간단한 추가 공정을 통하여 ZnON TFT의 성능 및 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매우 효과 적인 방법이라고 판단된다.