도핑에 따른 전자소자용 산화물 박막의 물리화학적 특성 향상

Abstract

최근 산화물 반도체 연구가 활발하게 진행되고 있다. a-Si(amorphous Silicon) 기반의 기존 기술에는 차세대 디스플레이 소자를 작동시키기 위한 이동도(mobility)의 한계와 bias stress 로 인한 문턱전압(threshold voltage)의 이동(shift)으로 인한 단점이 있었다. 본 연구에서는 산화물 반도체 중 하나인 CuO(Cupric oxide) 박막에 XeF2 gas 을 이용한 불소 도핑 실험과 ZnO(Znic oxide) 박막에 수소 플라즈마를 이용한 수소 도핑 실험을 실시하였다. CuO 박막내에서 플루오린은 Fsub 와 Fin 인자로 동시에 작용하여 Fsub 경우 잘 알려진 것과 같이 도너로 작용하여 n-type 도핑을 야기시키는 반면, Fin 경우 억셉터로 작용하여 p-type 도핑을 야기시킨다. 이러한 박막 표면의 구조 및 화학적 변화는 표면의 캐리어 농도의 변화를 발생시키고 박막 표면의 전기적 특성을 향상시켰다. ZnO 박막에 높은 에너지의 UV 처리를 하게 되면 시간에 비례하여 전도도가 향상됨을 확인하였다. 산화물 표면에 붙은 물 분자가 UV에 의해 수소 라디컬로 해리 후 확산하여 ZnO 박막내 전자 농도를 증가시킨다. ZnO 박막뿐만 아니라 이를 적용한 ZnO 트랜지스터에서도 소자 특성의 향상을 확인하였다. 본 연구에서의 UV 를 이용한 광화학적 도핑 기술은 공정의 용의성과 함께 ZnO 와 같은 산화물의 전도도를 조절하며 소자의 신뢰성을 매우 향상시킬 수 있을 것이다.