HfO2-Si의 조성비에 따른 HfSiOx의 IZO 기반 산화물 반도체에 대한 연구 (Influence of Co-sputtered HfO2-Si Gate Dielectric in IZO-based thin Film Transistors)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 50권 / 2호 / 98 ~ 103페이지
· 저자명 : 조동규, 이문석

초록

본 연구에서는 IZO를 활성층으로 하고 HfSiOx를 절연층으로 한 TFT에 대하여 그 성능을 측정하였다. HfSiOx는 HfO2 target과 Si target을 co-sputtering 하여 증착하였으며 RF power를 달리 하여 네 가지의 HfSiOx 박막을 제작하였다. 공정의 간소화를 위해 게이트 전극을 제외한 모든 층들은 RF-magnetron sputtering system과 shadow mask만을 이용하여 증착하였으며 공정의 간소화를 위해 어떠한 열처리도 하지 않았다. 네 가지 HfSiOx 박막의 구조적 변화를 X-ray diffraction(XRD), atomic force microscopy(AFM)을 통해 분석하였고, 그 전기적 특성을 확인하였다. 박막 내 HfO2와 Si의 조성비에 따라 그 특성이 현저히 차이가 남을 확인하였다. HfO2(100W)-Si(100W)의 조건으로 증착한 HfSiOx 박막을 절연층으로 한 소자의 특성이 전류 점멸비 5.89E+05, 이동도 2.0[cm2/V.s], 문턱전압 -0.5[V], RMS 0.263[nm]로 가장 좋은 결과로 나타났다. 따라서 HfSiOx 박막 내의 적절한 HfO2와 Si의 조성비가 계면의 질을 향상시킴은 물론, HfO2자체의 trap이나 defect를 효과적으로 줄여 줌으로써 소자의 성능 향상에 중요한 요소라 판단된다.

영어초록

In this work, we investigated the enhanced performance of IZO-based TFTs with HfSiOx gate insulators. Four types of HfSiOx gate insulators using different diposition powers were deposited by co-sputtering HfO2 and Si target. To simplify the processing sequences, all of the layers composing of TFTs were deposited by rf-magnetron sputtering method using patterned shadow-masks without any intentional heating of substrate and subsequent thermal annealing. The four different HfSiOx structural properties were investigated x-ray diffraction(XRD), atomic force microscopy(AFM) and also analyzed the electrical characteristics. There were some noticeable differences depending on the composition of the HfO2 and Si combination. The TFT based on HfSiOx gate insulator with HfO2(100W)-Si(100W) showed the best results with a field effect mobility of 2.0[cm2/V·s], a threshold voltage of -0.5[V], an on/off ratio of 5.89E+05 and RMS of 0.26[nm]. This show that the composition of the HfO2 and Si is an important factor in an HfSiOx insulator. In addition, the effective bonding of HfO2 and Si reduced the defects in the insulator bulk and also improved the interface quality between the channel and the gate insulator.

참고자료

· 없음