737 Korean Chem. Eng. Res., Vol. 48, No. 6, December, 2010, pp. 737-740 a-Si:H TFT 의 누설전류 및 문턱전압 특성 연구 양기정·윤도영 † 광운대학교 화학공학과 139-701 서울시 노원구 월계동 447-1 (2010 년 7 월 8 일 접수, 2010 년 9 월 16 일 채택) Leakage Current and Threshold Voltage Characteristics of a-Si:H TFT Depending on Process Conditions Kee-Jeong Yang and Do-Young Yoon † Department Of Chemical Engineering, Kwangwoon University, 447-1, Wolgye-Dong, Nowon-Gu, Seoul 139-701, Korea (Received 8 July 2010; accepted 16 September 2010) 요 약 높은 누설 전류와 문턱 전압의 이동은 비정질 실리콘(a-Si:H) 트랜지스터(TFT) 의 단점이다. 이러한 특성은 게이트 절연체와 활성층 박막의 막 특성, 표면 거칠기와 공정 조건에 따라 영향을 받는다. 본 연구의 목적은 누설 전류와 문 턱 전압의 특성을 개선하는데 목적이 있다. 게이트 절연체의 공정 조건에 대해서는 질소를 증가한 증착 공정 조건을 적용하였고, 활성층의 공정 조건에 대해서는 산소를 증가한 공정 조건을 적용하여 전자 포획을 감소시키고 박막의 밀 도를 증가시켰다. I off 는 65 o C 조건하에서 1.01 pA 에서 0.18pA 로, ∆V th 는 -1.89 V 에서 -1.22V 로 개선되었다. Abstract - High leakage current and threshold voltage shift(∆Vth) are demerits of a-Si:H TFT. These characteristics are influenced by gate insulator and active layer film quality, surface roughness, and process conditions. The purpose of this investigation is to improve off current(I off ) and ∆V th characteristics. Nitrogen-rich deposition condition was applied to gate insulator, and hydrogen-rich deposition condition was applied to active layer to reduce electron trap site and improve film density. I off improved from 1.01 pA to 0.18 pA at 65 o C, and ∆V th improved from -1.89 V to 1.22 V. Key words: a-Si:H TFT, Leakage Current, Threshold Voltage Shift, LCD, Photo Current 1. 서 론 Liquid crystal display(LCD) 는 액체와 고체의 중간상인 액정의 전 기 광학적 성질을 디스플레이에 응용한 것으로 가볍고 얇으며, 전력 소비량이 적은 장점을 바탕으로 평판 디스플레이에서 가장 높은 점 유율로 시장으로 점유하고 있으며, 최근에는 3D 디스플레이와 플렉 시블 디스플레이로의 영역으로 확대되고 있다[1,2]. Thin film transistor(TFT)-LCD 는 스위치 소자를 TFT 로 구성하여 각 화소에 위 치시켜서 제어를 개별적으로 수행하여, 단순 matrix 구조에 비해 해 상도, 대비비, 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 구조이다. 현재 TFT 에는 비정질 실리콘(a-Si:H) 이 적용되고 있다. a-Si:H TFT 는 단결정 Si 및 다결정 Si 에 비해 낮은 전자 이동도, 온도 및 빛에 의한 높은 누설전류, 장시간 동작 시 threshold voltage 의 shift 에 따른 회로의 불 안정성이 단점이다[3]. 특히 화소를 제어하는 TFT 에 비해 gate drive IC 를 구현하는 TFT 는 bias stress 에 취약하고 이는 제품 수명에 결정 적인 영향을 미친다[4]. 특히 보통의 TFT-LCD 의 구동 환경이 저온 영역(0 o C) 에서 고온 영역(60 o C) 까지 걸쳐있으므로, 온도에 따른 a- Si:H TFT 의 특성과, backlight 에 의한 광 특성의 변화가 디스플레이 의 화질에 영향을 주고 있다. 이 중에서도 TFT gate insulator 내의 charge trapping과 gate insulator와 active layer 간의 계면에서의 defect 증가에 따른 threshold voltage shift 현상은 화면 구현에 많은 제약을 준다[5,6]. 본 실험에서는 a-Si:H TFT 의 단점인 온도 및 빛에 의한 높은 누설 전류 및 threshold voltage shift 에 따른 회로의 불안정성을 개선하기 위한 공정 평가를 수행하였다. 2. 실 험 Fig. 1 은 본 실험에 적용된 TFT 구조를 나타내고 있다. Gate 는 AlNd/Mo(2500Å), gate insulator 는 SiN x (4000Å), active layer 는 a-Si:H (2,000Å), source/drain 은 Mo(2,000Å), passivation layer 는 SiN x (2,000Å), pixel layer 는 ITO(500Å) 을 적용하였다. 본 논문에서 논의될 gate insulator, active layer, 그리고 passivation layer 는 plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) 방법을 이용하여 증착하였다. 증 † To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
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a-Si:H TFT 의 누설전류 및 문턱전압 특성 연구 - CHERIC · 2011-01-04 · 737 Korean Chem. Eng. Res., Vol. 48, No. 6, December, 2010, pp. 737-740 a-Si:H TFT의 누설전류
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Korean Chem. Eng. Res., Vol. 48, No. 6, December, 2010, pp. 737-740
a-Si:H TFT의 누설전류 및 문턱전압 특성 연구
양기정·윤도영†
광운대학교 화학공학과
139-701 서울시 노원구 월계동 447-1
(2010년 7월 8일 접수, 2010년 9월 16일 채택)
Leakage Current and Threshold Voltage Characteristics of a-Si:H TFT Depending
on Process Conditions
Kee-Jeong Yang and Do-Young Yoon†
Department Of Chemical Engineering, Kwangwoon University, 447-1, Wolgye-Dong, Nowon-Gu, Seoul 139-701, Korea
(Received 8 July 2010; accepted 16 September 2010)
요 약
높은 누설 전류와 문턱 전압의 이동은 비정질 실리콘(a-Si:H) 트랜지스터(TFT)의 단점이다. 이러한 특성은 게이트
절연체와 활성층 박막의 막 특성, 표면 거칠기와 공정 조건에 따라 영향을 받는다. 본 연구의 목적은 누설 전류와 문
턱 전압의 특성을 개선하는데 목적이 있다. 게이트 절연체의 공정 조건에 대해서는 질소를 증가한 증착 공정 조건을
적용하였고, 활성층의 공정 조건에 대해서는 산소를 증가한 공정 조건을 적용하여 전자 포획을 감소시키고 박막의 밀