RF Magnetron Sputtering으로 성장한 ZnO 박막트랜지스터 연구

Abstract

본 논문에서의 ZnO TFT는 RF 마그네트론 스퍼터링으로 성장하였다. 보통 스퍼터링으로 ZnO 박막 성장 시 ZnO 세라믹 타겟과 산화제 가스로 O2를 많이 사용한다. 그러나 ZnO 타겟 사용시 Zn 금속 타겟에 비해 좋은 전류 특성을 보이지만, 가격이 비싸고 타겟의 관리가 힘들다는 단점이 있다. 또한 산소를 산화제로 사용할 때 Zn과 O2의 반응에 의한 결함 때문에 좋지 않은 turn-off 특성을 보인다. 우리는 이번 논문에서 Zn 금속 타겟을 사용하고 이산화탄소를 산화제로 사용하여 이러한 문제점들을 해결할 방법을 제시하였다. 첫 번째 연구에서는 산소 산화제의 문제점을 해결하기 위하여 이산화탄소를 산화제로 사용하였고, 기판 바이어스의 변조를 하며 ZnO 박막을 스퍼터링 성장하였다. 이산화탄소 산화제로 산소로 인한 결함을 줄여주었고, 기판으로 들어오는 이온을 기판바이어스로 조절하였다. 성장 온도는 450℃이고, 성장 후 이산화탄소와 산소 분위기에서 어닐링을 진행하였다. 이렇게 성장한 박막으로 만든 ZnO TFT는 4.7cm2/Vsec의 이동도, 4×106의 on/off ratio와 -2V의 문턱전압 값을 얻을 수 있었다. 두 번째 연구에서는 Zn 금속 타겟을 사용하였고, 산소와 이산화탄소를 산화제로 각각 사용하였다. 성장 중 산화제 가스의 유량을 on/off 하였고, 이것이 타겟의 표면을 조절해 줄 것이라 생각하였다. 450℃에서 성장하였고, 성장 후 이산화탄소와 수소 분위기에서 어닐링을 450℃진행하였다. 이렇게 만든 ZnO TFT는 6.5cm2/Vsec의 이동도, 5×106의 on/off ratio, -5V의 문턱전압을 나타냈다.