High-ĸ 산화막을 사용한 IGZO TFT의 신뢰성 평가
Reliability analysis of IGZO TFTs with high-ĸ dielectrics
- 주제(키워드) IGZO TFT , Illumination test
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 김장현
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 지능형반도체공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035389
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 통상적으로 negative threshold voltage(VTH)를 가지는 Indium-Gallium-Zinc-Oxide (IGZO)기반의 Thin Film Transistor(TFT)에서 소자의 stand by 때 인가되는 negative bias에 의한 영향을 줄이고자 어닐링(annealing)시의 온도, 시간, 분위기를 조절하여 positive VTH를 가지는 소자를 제작하였다. 또한 positive VTH 소자를 제작하며 낮아진 on-current (Ion)을 보상하기 위하여 Al2O3, ZrO2, HfO2 그리고 Al2O3/ZrO2 이중층 산화막을 적용하였다. 이후 게이트, source, drain를 모두 그라운드와 연결한 후 450 nm 파장의 빛을 1초부터 10000초까지 인가하며 기존 IGZO TFT소자들에서 발생한 negative bias illumination stress(NBIS)에 의한 VTH negative shift 현상이 일어나지 않을 것으로 생각하였다. 그러나 실험결과 외부의 bias가 인가되지 않아도 IGZO와 산화막이 접하며 생기는 induced field에 의하여 빛에 의해 생성된 전자 정공 쌍(Electron-Hole Pair)들이 drift하여 산화막에 trapping되는 것을 확인하였다. 이러한 trapping은 NBIS에 의한 shift보다는 느리지만 VTH negative shift를 야기했다. 동시에 ZrO2 및 HfO2를 사용한 소자들에서는 back shift 현상이 발생하였는데, 이것은 빛이 조사될 때 IGZO에서의 drift 외에도 Si 기판에서 전자 injection이 발생하였기 때문이다. 이는 Al2O3와 같이 큰 전위장벽을 가진 산화막을 통하여 완화할 수 있었으며, 실험적으로도 Al2O3/ZrO2 이중층 소자에서는 back shift 현상이 완화됨을 확인하였다. 추가적으로 positive bias에 의한 stress와 recovery특성 역시 확인하였으나 illumination stress에 의한 shift 보다는 훨씬 미미하였기에 illumination stress를 완화하는 것이 소자의 신뢰성을 개선하는데 중요한 것을 확인하였다. 주제어: IGZO TFT, Illumination test, High-ĸ 산화막, Positive VTH , Back shift
more목차
제 1장 서론 1
제 1.1절 IGZO TFT Introduction 1
제 1.2절 IGZO Stability 관련 연구의 필요성 4
제 1.3절 본 논문의 구성 8
제 2장. IGZO ref 소자 제작 9
제 2.1절 IGZO material set up 9
제 2.2절 IGZO TFT 최적화 15
제 3장. High-ĸ oxide IGZO TFT stability 분석 21
제 3.1절 Illumination stress 21
제 3.2절 Positive Bias and Recovery 32
제 4장 결론 39
참고문헌 41
