NOA60을 절연막으로 이용한 oxide TFT

Presentation on theme: "NOA60을 절연막으로 이용한 oxide TFT"— Presentation transcript:

1 NOA60을 절연막으로 이용한 oxide TFT
Hyung-Suk Kuh1, Seokil Kwon1, Hyun Ae Park1, and Byoungdeog Choi1,# 1School of information and communication engineering, Sungkyunkwan University, Suwon , Korea Corresponding Author Abstract   본 연구에서는 oxide TFT의 dielectric layer를 투명한 액체 포토폴리머인 NOA(Norland Optical Adhesive) 60 을 사용하였다. NOA60은 무색 액체이며 자외선 빛을 받으면 polymer고체로 굳는다. 100W mercury 램프로 5분 동안 쪼여주었을 때 NOA60은 완전한 polymer 고체로 되었다. 또한 100% 고체 polymer가 되었을 때 shore-D type hardness는 81으로 매우 견고함을 알 수 있었고, 또한 수분 흡수가 0.15%로 낮아 장시간 보관에 dielectric layer로서의 좋은 특성을 가지고 있다.   SiO2가 300nm 올라간 p-type wafer에 Source/Drain전극 형성을 위하여 Thermal evaporater를 이용하여 Ag을 250nm올리고 IGZO용액을 3000rpm, 50초로 2번 spin coating을 하였다. 생성된 IGZO층의 두께는 55μm 이며 450oC에서 1시간동안 annealing해주었다. 다시 NOA60용액을 3000rpm으로 60초간 spin coating을 하고 UV lamp로 5분간 쪼여주어 두께 10μm의 완전한 polymer 고체로 만들었다. Ag 을 170nm 올려 Gate 전극을 형성한 후에 전기적 특성을 측정하였다. 최종적으로 생성된 n-MOS TFT 의 W/L=358/77 μm이며 이동도는 0.03cm2/Vs을 얻을 수 있었다. Experimental Result & Discussion Processing Typical Properties of NOA 60 Atomic concentration of the IGZO film determined by XPS Oxidation SiO2 300nm p-type wafer Solids 100 % Viscosity at 25 oC 300 cps Refractive Index of Cured Polymer 1.56 Water Absorption 0.15 % Hardness- Shore D-type 81 Modulus of Elasticity (psi) 135,000 Tensile Strength (psi) 2,800 Elongation at Failure 35 % Element Concentration  (Atomic %)  In 3d5/2 12.527  Ga 2p3/2 10.728  Zn 2p3/2 21.089  O 1s 55.656 Evaporation Al - Source , Drain 250nm Spin Coating IGZO on wafer with 3000 rpm for 50 seconds, 2times 450 ℃ annealing in an air atmosphere for 1 h Spin Coating NOA60 on wafer with 3000 rpm for 60 seconds 100W mercury lamp 5 minutes Evaporation Al – Gate 170nm The (a) In 3d (b) Ga sp (c) Zn 2p (d) O 1s core lever XPS spectra of an IGZO film heated at 450℃ device structure - coplanar type UV lamp Ag 170nm NOA60 10μm Channel - IGZO 55μm Source and Drain Ag 160nm SiO2 300nm p-type wafer Result & Discussion Spectral transmission of NOA60 IGZO TFT Transfer curve and Output curve Conclusions 본 연구에서는 박막 트랜지스터의 channel layer와 gate dielectric layer 제작 시 기존의 진공 공정에서 벗어나 대면적 증착이 가능하고 공정이 단순하며 저렴한 공정 비용으로 현재 활발한 연구개발이 이루어지고 있는 솔루션 공정을 이용하였다. channel layer인 IGZO는 용매인 Acetic acid, 2-Methoxyethanol, Ethanolamine를 이용하여 Indium, Gallium, Zinc metals basis를 녹여 용액으로 제조하였다.  제작 된 IGZO 용액은 스핀코팅과 열처리, NOA 60은 스핀 코팅과 UV-lamp 과정을 이용하여 박막을 형성 하였다. Channel layer인 IGZO가 55 μm, dielectric layer인 NOA 60 이 10 μm, W= 77 μm, L= 358 μm이고 n-type channel 성질을 가지는 TFT를 제작 하였다. 이동도는 0.03 cm2/Vs이고, 문턱 전압(VTH)은 2.1 V, S는 0.33 V/decade, ION/IOFF 는 9.24 x 105 특성을 가졌다. 용액 공정의 최대 장점은 비싼 진공 장비 및 photolithographic을 사용하지 않고 재료, 공정 단계를 줄여 적은 비용으로 좋은 특성을 가지는 소자 제작이 가능하다는 점이다. 다만 본 연구에서 dielectric layer와 channel layer가 너무 두꺼워 전기적으로 우수한 특성을 나타내진 못하였으나 이를 보완한다면 충분히 좋은 소자 특성을 기대해 볼 수 있다.