High-K 물질을 적용한 반도체 기술 실험 예비레포트

목차

1. 실험날짜
2. 실험제목
3. 예비이론
4. 출처

본문내용

- 실험날짜 : 2018년 04월 11일

- 실험제목 : High-K 물질을 적용한 반도체 기술

- 예비이론
• 산화물 반도체의 정의, 장단점 및 활용 가능한 영역
산화물 반도체란 금속 양이온과 산소 음이온의 이온결합으로 이루어진 화합물 반도체로서 산화물 반도체의 전도대의 최저점(Conduction Band Minimum, CBM)의 주 구성 요소는 주로 산화물 반도체를 구성하는 금속들의 s오비탈인 반면에 가전자대의 최대점(Valence Band Maximum, VBM)은 주로 산소의 p오비탈들로 이루어져있다. [1]
대부분의 산화물 반도체는 비정질임에도 불구하고 높은 전자 이동도(>10cm2/Vs)를 나타내기 때문에 전자 이동도를 높이기 위한 별도의 결정화 공정이나 불순물 도핑 공정을 하지 않기 때문에 추가적인 공정 비용 상승의 문제가 없고, 박막의 비정질 특성으로 인한 우수한 균일도 특성으로 대면적 구현이 가능하다는 장점을 갖는다. 또한 기존 Si 공정 라인을 거의 그대로 사용할 수 있기 때문에 새로운 설비에 대한 투자 비용이 절감된다. 특히, 기존의 Si 반도체는 약 1.2eV의 밴드갭을 갖기 때문에 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 가시광선이 조사되었을 때, 가전자대의 전자가 전도대로 여기되는 현상으로 인해 대부분의 빛 에너지가 흡수되어 투과도가 떨어지는 문제가 있는 반면, 산화물 반도체는 3eV 이상의 넓은 밴드갭을 갖기 때문에 가시광선의 흡수가 거의 일어나지 않아 투명 소자 제작이 가능하다. 하지만 뛰어난 성능을 갖지만, LTPS에 비해 낮은 이동도를 갖고, P-type을 구현하기 어려우며 신뢰성이 떨어지는 것이 단점이다. [2]
기존 디스플레이 제품은 주로 비정질 Si을 이용해서 구현했다. 하지만 이러한 비정질 Si 기반 소자는 dangling bond로 인한 낮은 전자 이동도(<1cm2/Vs)가 차세대 고해상도 및 고성능 소자 구동에는 적합하지 않는 문제에 직면했다.

참고 자료

D. P. Notron, “Synthesis and Properties of Epitaxial Electronic Oxide Thin-film Materials,” Mater. Sci. Eng. R., 43 [5-6] 139-297 (2004).
이상렬 and 조경철, “차세대 디스플레이 백플레인용 산화물 TFT 기술”, 전기의 세계, 58, 20-27 (2009).
Y. J. Chang, D. H. Lee, G. S. Herman and C. H. Chang, Electrochem. Solid-State Lett, 10, H135 (2007)
H. Y. Jung, Y. Kang, A. Y. Hwang, C. K. Lee, S. Han, D. H. Kim, J. U. Bae, W. S. Shin and J. K. Jeong, Sci. Rep., 4, 3765 (2014).
Y. S. Rim, H. Chen, X. Kou, H. S. Duan, H. Zhou, M. Cai, H. J. Kim and Y. Yang, Adv. Mater., 26, 4273 (2014).
M. Ito, C. Miyazaki, N. Ikeda and Y. Kokubo 16th Int. Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices S-2 (2009).
W. Jackson, C. Taussig, R. Elder, SID 09 digest, 873 (2009).
C-W. Chien, H-H. Hsieh, C-H. Wu, Y-T. Tsai, Y-C. Kung, P-C. Hsu, C-Y. Lin and C-C. Wu, SID 10 digest, 921 (2010).
J. Lee, J.-S. Park, Y. S. Pyo, D. B. Lee, E. H. Kim, D. Stryakhilev, T. W. Kim, D. U. Jin, and Y.-G. Mo, Appl. Phys. Lett. 95, 123502, (2009).