• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.167-167
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• 2012

Aluminium-zinc-tin oxide (AZTO) 박막 트랜지스터는 Spin-coating 방법으로 제작되었다. AZTO용액의 용매는 2-Methoxyethanol, 용질은 각각 Aluminium nitride, Zinc acetate dihydrate, Tin chloride가 사용되어 제작되었다. 용액의 안정성을 위해서 미량의 Mono ethyl amine이 첨가되었다. 용액의 Zn:Sn의 몰 비율은 1 : 1로 고정 되었으며 Al의 mole비를 다양하게 늘리면서 실험을 진행하였다. 이렇게 만들어진 AZTO용액은 3,000 rpm으로 30초간 Spin-coating하였으며 이후 Furnace system을 통하여 $500^{\circ}C$의 온도로 1시간 동안 후열처리 공정을 진행하였다. AZTO박막을 활성층으로 제작된 박막 트랜지스터는 Al의 비율이 늘어남에 따라 처음엔 이동도가 증가하였으나 이후 이동도가 낮아지며 소자특성이 나빠지는 것을 보였다. 이러한 현상의 원인을 알아보고자 물리적, 전기적, 광학적 분석을 통해서 Al양의 변화가 박막트랜지스터 구동에 미치는 영향을 해석하였다. 먼저 AZTO용액은 열중량측정/시차열분석법(Thermo Gravimetry/Differential Thermal Analysis)을 이용하여 spin-coating 이후 후 열처리 온도 결정 및 박막의 변화를 관찰하였으며, X-선 분광(X-ray photoelectron spectroscopy)을 이용하여 박막의 조성 및 전자구조의 변화를, 타원분광해석법(Spectroscopic Ellipsometry)분석을 통하여 밴드 갭과 전도대 이하 밴드 갭 내에 존재하는 결함상태변화를 관찰하였다. AZTO 박막 내의 Al양을 조절하는 것은 박막내의 에너지 준위의 변화를 야기하고 그로인해 박막트랜지스터의 특성을 변화킨다는 결과를 도출하였다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.1101-1104
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• 2008

We have fabricated the transparent TFTs using new oxide material (AZTO: Al-doped zinc tin oxide) as an active layer. The AZTO TFT showed good performance without post-annealing. The electrical characteristics were improved by the post-annealing up to $300^{\circ}C$. The AZTO TFTs exhibited a mobility of $8{\sim}12\;cm^2/Vs$, a sub-threshold swing of 0.2~0.6 V/dec, and an on/off ratio of more than $10^9$.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2009.10a
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• pp.318-321
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• 2009

We have studied transparent top gate Al-Zn-Sn-O (AZTO) TFTs with an $Al_2O_3$ protective layer (PL) on an active layer. We also fabricated a transparent 2.5 inch QCIF+AMOLED display panel using the AZTO TFT back-plane. The AZTO active layers were deposited by RF magnetron sputtering at room temperature and the PL was deposited by ALD with two different processes. The mobility and subthreshold slope were superior in the cases of the vacuum annealing and the oxygen plasma PL compared to the $O_2$ annealing and the water vapor PL, however, the bias stability was excellent for the TFTs of the $O_2$ annealing and the water vapor PL.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.180-180
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• 2015

Solution processed Resistive random access memory (ReRAM)은 간단한 공정 과정, 고집적도, 저렴한 가격, 대면적화 플라즈마 데미지 최소화 등의 장점으로 차세대 비휘발성 메모리로 써 많은 관심을 받고 있으며, 주로 high-k 물질인 HfOx, TiOx, ZnO 가 이용 된다. IGZO와 ZTO와 같은 산화물 반도체는 높은 이동도, 대면적화, 넓은 밴드갭으로 인하여 투명한 장점으로 LCDs (Liquid crystal displays)에 이용 가능하며, 최근에는 IGZO와 ZTO에서 Resistive Switching (RS) 특성을 확인한 논문이 보고되면서 IGZO와 ZTO를 ReRAM의 switching medium와 TFT의 active material로써 동시에 활용하는 것에 많은 관심을 받고 있다. 이와 같은 산화물 반도체는 flat panel display 회로에 TFT와 ReRAM의 active layer로써 집적가능 하며 systems-on-panels (SOP)에 적용 가능하다. 하지만 IGZO 보다는 ZTO가 In과 Ga을 포함하지 않기 때문에 저렴하다. 그러므로 IGZO를 대신하는 물질로 ZTO가 각광 받고 있다. 본 실험에서는 ZTO film에 Al을 doping하여 메모리 특성을 평가하였다. 실험 방법으로는 p-type Si에 습식산화를 통하여 SiO2를 300 nm 성장시킨 기판을 사용하였다. 그리고 Electron beam evaporator를 이용하여 Ti를 10 nm, Pt를 100 nm 증착 한다. 용액은 Zn와 Tin의 비율을 1:1로 고정한 후 Al의 비율을 0, 0.1, 0.2의 비율로 용액을 각각 제작하였다. 이 용액을 이용하여 Pt 위에 spin coating방법을 이용하여 1000 rpm 10초, 6000 rpm 30초의 조건으로 AZTO (Al-ZnO-Tin-Oxide) 박막을 증착한 뒤, solvent 및 불순물 제거를 위하여 $250^{\circ}C$의 온도로 30분 동안 열처리를 진행하였다. 이후 Electron beam evaporator를 이용하여 top electrode인 Ti를 100 nm 증착하였다. 제작된 메모리의 전기적 특성은 HP 4156B semiconductor parameter analyzer를 이용하여 측정하였다. 측정 결과, AZTO (0:1:1, 0.1:1:1, 0.2:1:1)를 이용하여 제작한 ReRAM에서 RS특성을 얻었으며 104 s이상의 신뢰성 있는 data retention특성을 확인하였다. 그리고 Al의 비율이 증가할수록 on/off ratio가 증가하고 endurance 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 결론적으로 Al을 doping함으로써 ZTO film의 메모리 특성을 향상 시켰으며 AZTO film을 메모리와 트랜지스터의 active layer로써 활용 가능할 것으로 기대된다.

• Journal of Information Display
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• v.10 no.4
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• pp.137-142
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• 2009

Transparent top-gate Al-Zn-Sn-O (AZTO) thin-film transistors (TFTs) with an $Al_2O_3$ protective layer (PL) on an active layer were studied, and a transparent 2.5-inch QCIF+AMOLED (active-matrix organic light-emitting diode) display panel was fabricated using an AZTO TFT backplane. The AZTO active layers were deposited via RF magnetron sputtering at room temperature, and the PL was deposited via two different atomic-layer deposition (ALD) processes. The mobility and subthreshold slope were superior in the TFTs annealed in vacuum and with oxygen plasma PLs compared to the TFTs annealed in $O_2$ and with water vapor PLs, but the bias stability of the TFTs annealed in $O_2$ and with water vapor PLs was excellent.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2009.10a
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• pp.385-388
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• 2009

We have investigated the effect of the device structure on the performance of polycrystalline ZnO TFT and amorphous AZTO TFT with top gate and bottom gate structure. While the mobility of both TFTs showed relatively similar value in a top and bottom gate structure, bias stability was quite different depending on the device structure. Top gate TFT showed much less Vth shift under positive bias stress compared to that of bottom gate TFT. We attributed this different behavior to the defects formation on the gate insulator induced by energetic bombardment during the active layer deposition in a bottom gate TFT. We suggest the top gate oxide TFT would show more stable behavior under the Vgs bias.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.216.1-216.1
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• 2015

본 연구에서는 용액 공정 기반 AZTO (Aluminum-Zinc-Tin Oxide, AlZnSnO) 박막 트랜지스터를 제작하여 Al (Aluminum) 도핑과 열처리 온도의 가변을 통한 특성 향상을 확인하였다. ZTO 용액의 Zn:Sn 비율(4:7)을 고정하고 Al 도핑(0~8.3%)과 열처리 온도($350{\sim}550^{\circ}C$)를 가변하였다. 실험 결과 Al 도핑이 증가할수록 드레인 전류는 감소하고 문턱 전압이 양의 방향으로 이동하면서 포화 이동도와 아문턱 기울기가 감소하였다. 열처리 온도가 증가할 때는 드레인 전류가 증가하고 문턱 전압은 음의 방향으로 이동하며 이동도와 아문턱 기울기가 증가하였다. Al 도핑은 강한 금속-산소 결합에 의해 oxygen vacancy와 전자 농도가 감소하게 하여 드레인 전류, 이동도, 아문턱 기울기의 감소와 양의 방향 문턱 전압 이동을 야기한다. 열처리 온도가 높아지면 반도체 층의 분자 구조가 더 밀집되고 oxygen vacancy 가 증가하며, 이는 전자 농도의 증가로 이어져 Al 도핑의 효과와 반대의 경향을 보인다. 실험 결과를 통해 Al:Zn:Sn=0.5:4:7의 비율과 $350^{\circ}C$ 열처리 조건에서 문턱 전압과 이동도, 아문턱 기울기, 전류 온오프 비($I_{on}/I_{off}$)가 각각 3.54V, $0.16cm^2/Vs$, 0.43 V/dec, $8.1{\times}10^5$으로 우수한 특성을 확인하였다.

• ETRI Journal
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• v.31 no.6
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• pp.653-659
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• 2009

We have investigated the channel protection layer (PL) effect on the performance of an oxide thin film transistor (TFT) with a staggered top gate ZnO TFT and Al-doped zinc tin oxide (AZTO) TFT. Deposition of an ultra-thin PL on oxide semiconductor films enables TFTs to behave well by protecting the channel from a photo-resist (PR) stripper which removes the depleted surface of the active layer and increases the carrier amount in the channel. In addition, adopting a PL prevents channel contamination from the organic PR and results in high mobility and small subthreshold swings. The PL process plays a critical role in the performance of oxide TFTs. When a plasma process is introduced on the surface of an active layer during the PL process, and as the plasma power is increased, the TFT characteristics degrade, resulting in lower mobility and higher threshold voltage. Therefore, it is very important to form an interface using a minimized plasma process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.206.2-206.2
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• 2015

최근 비정질 산화물 반도체 thin film transistor(TFT)는 차세대 투명 디스플레이로 많은 관심을 받고 있으며 활발한 연구가 진행되고 있다. 산화물 반도체 TFT는 기존의 비정질 실리콘 반도체에 비하여 큰 on/off 전류비, 높은 이동도 그리고 낮은 구동전압으로 인하여 차세대 투명 디스플레이 산업에 적용 가능하다는 장점이 있다. 한편 기존의 sputter나 evaporator를 이용한 증착 방식은 우수한 막의 특성에도 불구하고 많은 시간과 제작비용이 든다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 별도의 고진공 시스템이 필요하지 않을 뿐만 아니라 대면적화에도 유리한 용액공정 방식을 이용하여 박막 트렌지스터를 제작하였으며 thermal 열처리와 microwave 열처리 방식에 따른 전기적 특성을 비교 및 분석하고 각 열처리 방식의 열처리 온도 및 조건을 최적화 하였다. 제작된 박막 트렌지스터는 p-type bulk silicon 위에 산화막이 100 nm 형성된 기판에 spin coater을 이용하여 Al-Zn-Sn-O 박막을 형성하였다. 연속해서 photolithography 공정과 BOE (30:1) 습식 식각 과정을 이용해 활성화 영역을 형성하여 소자를 제작하였다. 제작 된 소자는 Pseudo-MOS FET구조이며, 프로브 탐침을 증착 된 채널층 표면에 직접 접촉시켜 소스와 드레인 역할을 대체하여 동작시킬 수 있어 전기적 특성평가가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 그 결과, microwave를 통해 열처리한 소자는 100oC 이하의 낮은 열처리 온도에도 불구하고 furnace를 이용하여 열처리한 소자와 비교하여 subthreshold swing(SS), Ion/off ratio, field-effectmobility 등이 개선되는 것을 확인하였다. 따라서, microwave 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 MOSFET 제작 시의 훌륭한 대안으로 사용 될 것으로 기대된다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2009.10a
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• pp.464-465
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• 2009

A new level shifter using n-channel aluminum-doped zinc tin oxide (AZTO) thin film transistors (TFTs) was proposed to integrate driving circuits on qVGA panels for mobile display applications. The circuit used positive feedback loop to overcome limitations of circuits designed with oxide TFTs which is depletion mode n-channel TFTs. The measured results shows that the proposed circuit shifts 10 V input voltage to 20 V output voltage and its power consumption is 0.46 mW when the supply voltage is 20 V and the operating frequency is 10 kHz.