In this work, we investigate the performance of the various gate insulators (GI) in Cu top-gate-bottom-contact (TGBC) structured oxide TFTs, in order to adopt top-gate self-aligned structured TFT for reducing RC delay. In top gate structures, subsequent processes have a great effect on the electrical properties of oxide TFTs, because deposition of GI and post annealing are proceeded after oxide semiconductor film patterned. In particular, high performance barrier film is necessary since hydrogen content in semiconductor must be controlled precisely, so that high k dielectric material, $Al_2O_3$, is applied as the $1^{st}$ GI forming good interface with oxide active layer. In addition, double-layered GI including dielectric films by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) as the $2^{nd}$ GI is suggested, and the electrical performance of the oxide TFTs depending on the structure and materials of GI was examined. Meanwhile, low-resistance metal, Cu, easily diffuses into dielectric or semiconductors, resulting in degradation of TFT properties. Therefore, we fabricate Cu-TGBC oxide TFTs with SiNx as the barrier for preventing Cu diffusion, and verify the performance of the TFTs.
본 연구에서는, 알씨 딜레이 (RC delay)를 최소화 하기 위한 저저항 탑게이트 자가정렬 구조의 도입을 위해, 구리 탑게이트 하부컨택 (TGBC) 구조의 산화물 박막트랜지스터의 절연막 물질과 구조의 특성에 대해서 발표한다. 탑게이트 구조에서는 반도체막이 형성 된 후에 게이트 절연막의 증착 및 후열처리가 진행 되기 때문에, 후공정이 산화물 박막트랜지스터 특성에 미치는 영향이 크다. 특히, 산화물 박막 트랜지스터는 반도체 박막내의 수소의 양이 정교하게 제어 되어야 하기 때문에, 외부로부터의 유입을 잘 막을 수 있는 배리어가 필요하며, 고성능의 고유전상수를 가지는 알루미나 $(Al_2O_3)$ 가 반도체와 계면을 이루는 첫 번째 게이트 절연막으로 채택되었다. 또한, SiOx, SiNx을 포함한 이중층의 게이트 절연막을 제안하였고, 그 구조 및 물질에 따른 박막트랜지스터의 전기적 특성을 비교하였다. 한편 구리는 쉽게 다른 박막에 침투하여 소자의 특성 저하를 야기하는 것으로 잘 알려져 있다. 이에, 구리 침투에 대한 우수한 배리어 역할을 하는 SiNx를 적용한 구리 탑게이트 산화물 박막트랜지스터를 제작하고, 그 성능을 확인하였다.
