This work is for enhancing the properties of oxide thin-film-transistor by application of newly introduced ‘Trench structure’, and for finding out the principles of the ‘Trench TFT’. As displays are developing toward high-resolution, requirements for TFTs with high mobility and also small size have been largely growing. However, they are hardly compatible because decrease in size usually results in deterioration of electrical properties. This issue is not a problem anymore for the Trench TFT. For 15μm channel length, the Trench TFT showed mobility of 189.73cm$^2$/Vs, which is about 5 times higher than that of an usual ITZO-active TFT, and about 60 times higher on-current than the conventional planar structured TFT which had the same footprint. Furthermore, even for 5μm’s short channel, it had 68.79cm$^2$/Vs mobility and about 20 times higher on-current than the conventional one. That is, the Trench TFT can meet the demands for keeping high mobility even when the size decreases. In this paper, the principles of this ‘on-current boosting’ effect of the Trench TFT were researched on by proving a theory: the horizontal part of the Trench TFT acted as a current path, while the vertical part acted as the effective channel. Through quantitative analyzes and splitting fabrication conditions for Trench TFTs, the theory has been verified one by one.Keywords Trench structure, Trench TFT, On-current boosting, High mobility, Oxide thin-film-transistor, Current path
본 연구는 새로운‘트렌치 구조’를 적용하여 산화물 박막 트랜지스터의 특성을 증진시키고, 그 구동 원리를 알아내는 것이 목적이다. 디스플레이가 고해상도의 방향으로 발전하면서, 높은 이동도와 동시에 작은 크기를 가진 박막 트랜지스터에 대한 수요가 커지고 있다. 하지만, 크기의 감소는 보통 전기적 특성의 저하를 야기하기 때문에 두 요소는 양립할 수 없다. 그런데, 이 문제는 트렌치 박막 트랜지스터에게는 해당되지 않는다. 채널이 15마이크로미터일 때 189.73cm$^2$/Vs의 이동도를 보였고, 같은 크기의 기존 구조의 박막 트랜지스터보다 약 60배 높은 구동 전류를 보였다. 더군다나, 심지어 5마이크로미터의 숏 채널에서도 68.79cm$^2$/Vs의 높은 이동도를 가졌으며, 기존 구조보다 약 20배 높은 구동 전류를 보였다. 이것은, 트렌치 박막 트랜지스터가 작은 크기에도 높은 이동도 값을 유지할 수 있음을 의미한다. 이 논문에서는, 이러한 트렌치 박막 트랜지스터의 ‘구동 전류 증강’효과에 대한 가설을 세웠다: ‘트렌치 박막 트랜지스터의 수평인 부분은 전류 경로로 기능하였고, 반면에 수직인 부분은 유효 채널로써 기능하였다.’. 정량적인 분석과, 트렌치 박막 트랜지스터의 제작 공정 조건의 다원화를 통해 여러 방면으로 그 가설을 증명해 나갔다.
