Oxide thin-film transistors (TFTs) have been actively studied to realize displays capable of delivering clearer and higher-quality image information. In this study, the high-mobility oxide thin-film transistors (TFTs) were studied to realize high-resolution displays. Especially, the effect of the source/drain electrodes on the channel-shortening effect was analyzed, which is a problem that occurs as the channel length decreases. The origin of the difference in the channel-shortening effect depending on the Cu diffusion barrier electrodes was identified, and the channel-shortening effect was suppressed by applying appropriate Cu diffusion barrier materials. TFTs with excellent characteristics even at the short channel lengths was fabricated with stably driving under annealing conditions. In addition, a phototransistors having increased absorption for the visible light was demonstrated by engineering energy states in the channel layer through hydrogen diffusion from source/drain region into the channel layer. The fabricated device exhibited increased photoresponse in visible-light and improved negative bias illumination stress (NBIS) stabilities. Furthermore, the phototransistors demonstrated in this study have an advantage of being compatible with existing processes and an easy fabrication method because it is implemented by applying the Cu diffusion barrier materials deposited on the source/drain region.
보다 선명하고 고화질의 이미지 정보를 전달할 수 있는 디스플레이를 구동하기 위하여 산화물 반도체 기반의 박막 트랜지스터가 활발히 연구되어 왔다. 본 연구에서는 고해상도 디스플레이를 구현하기 위한 고이동도 산화물 박막 트랜지스터에 대해 연구를 진행하였다. 특히, 채널 길이가 줄어듦에 따라 발생하는 문제점인 채널 쇼트닝 현상에 소스/드레인 전극이 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 구리 확산 방지막의 종류에 따라 채널 쇼트닝 현상의 차이가 발생하는 원인을 규명하였고, 이를 억제할 수 있는 구리 확산 방지막을 적용함으로써 단채널에서도 안정적으로 구동하면서 열처리 조건 하에서도 우수한 특성을 나타내는 소자를 제작하였다. 또한, 확보한 구리 확산 방지막의 특성을 응용하여 전극 영역으로부터 채널층으로의 수소 유입의 유도를 통해 채널 내의 준위를 조절함으로써 가시광에서의 흡수율을 높인 광 반응 트랜지스터를 제작하였다. 제작한 소자는 가시 광에서 반응성이 증가하였고, 빛에 의한 신뢰성에 향상된 특성을 보였다. 또한, 본 연구에서 제안한 광 반응 트랜지스터는 소스/드레인에 증착되는 구리 확산 방지막의 특성을 응용하여 구현했다는 점에서 기존 공정과의 용이성과 함께 간단한 제작방법에서 이점을 가지고 있다.
