Abstract

Zinc oxide (ZnO) thin films have attracted significant attention for application in thin-film transistors (TFTs) due to their specific characteristics, such as high mobility and transparency. The atomic layer deposition (ALD) thin film is deposited with alternating exposures of a source gas and oxidant. The ALD method keeps fabrication temperature of ZnO TFTs low. In this study, we investigated the effects of gate insulator properties on the performance of TFTs with a ZnO channel layer deposited by plasma-assisted ALD (PAALD). The TFTs with ${{Al}}_{2}{{O}}_{3}$ gate insulator indicated high performance (5.1 ${{cm}}^{2}/{{V}}\cdot{{s}}$ field effect mobility) without thermal annealing. This result indicated a high-performance ZnO TFT with films deposited by PAALD can be obtained at temperatures below 100 $^{\circ}{{C}}$.

© 2012 IEEE

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |

  1. Y. Kuo, Thin Film Transistors: Materials and Processes (Kluwer Academic, 2004) pp. 6-10.
  2. T. Sameshima, J. Non-Cryst. Solids 1196, 227-230 (1998).
  3. H. Kakinura, Phys. Rev. B 39, 10473-10476 (1989).
  4. R. B. M. Cross, M. M. D. Souza, Appl. Phys. Lett. 89, 263513 (2006).
  5. Ü. Özgür, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Dogan, V. Avrutin, S. J. Cho, H. Morkoç, J. Appl. Phys. 98, 041301 (2005).
  6. P. F. Carcia, R. S. McLearn, M. H. Reilly, G. Nunes, Appl. Phys. Lett. 82, 1117-1119 (2003).
  7. E. Fortunato, A. Goncalves, A. Pimentel, P. Barquinha, G. Goncalves, L. Pereira, I. Ferreira, R. Martins, Appl. Phys. A 96, 197-205 (2009).
  8. R. L. Hoffman, B. J. Norris, J. F. Wager, Appl. Phys. Lett. 82, 733-735 (2003).
  9. S. Matsuda, K. Kitamura, Y. Okumura, S. Miyatake, J. Appl. Phys. 93, 1624-1630 (2003).
  10. E. Fortunato, P. Barquinha, A. Pimentel, A. Goncalves, A. Marques, L. Pereira, R. Martins, Thin Solid Films 487, 205-211 (2005).
  11. K. Murata, K. Washio, N. Miyatake, Y. Mori, H. Tachibana, Y. Uraoka, T. Fuyuki, ECS Trans. 11, 31-38 (2007).
  12. S. Kwon, S. Bang, S. Lee, S. Jeon, W. Jeong, H. Kim, S. C. Gong, H. J. Chang, H. Park, H. Jeon, Semicond. Sci. Technol. 24, 035015 (2009).
  13. D. H. Levy, D. Freeman, S. F. Nelson, P. J. Cowdery-Corvan, L. M. Irving, Appl. Phys. Lett. 92, 192101 (2008).
  14. S. J. Lim, S. J. Kwon, H. G. Kim, J. S. Park, Appl. Phys. Lett. 91, 183517 (2007).
  15. Y. Kawamura, N. Hattori, N. Miyatake, K. Murata, M. Horita, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 50, 40DF05 (2011).
  16. Y. Kawamura, M. Horita, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 49, 04DF19 (2010).
  17. R. Kuse, M. Kundu, T. Yasuda, N. Miyata, A. Toriumi, J. Appl. Phys. 94, 6411-6416 (2003).
  18. I. S. Joen, J. Park, D. Eom, C. S. Hwang, H. J. Kim, C. J. Park, H. Y. Cho, J. H. Lee, H. K. Kang, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 1222-1222 (2003).
  19. Y. Kawamura, N. Hattori, N. Miyatake, M. Horita, Y. Ishikawa, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 02BF04 (2012).
  20. R. Martins, P. Barquinha, I. Ferreira, L. Pereira, G. Gonçalves, E. Fortunato, J. Appl. Phys. 101, 044505 (2007).
  21. W. Lim, E. A. Douglas, D. P. Norton, S. J. Pearton, F. Ren, Y.-W. Heo, S. Y. Son, J. H. Yuh, Appl. Phys. Lett. 96, 053510 (2010).

2012 (1)

Y. Kawamura, N. Hattori, N. Miyatake, M. Horita, Y. Ishikawa, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 02BF04 (2012).

2011 (1)

Y. Kawamura, N. Hattori, N. Miyatake, K. Murata, M. Horita, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 50, 40DF05 (2011).

2010 (2)

Y. Kawamura, M. Horita, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 49, 04DF19 (2010).

W. Lim, E. A. Douglas, D. P. Norton, S. J. Pearton, F. Ren, Y.-W. Heo, S. Y. Son, J. H. Yuh, Appl. Phys. Lett. 96, 053510 (2010).

2009 (2)

S. Kwon, S. Bang, S. Lee, S. Jeon, W. Jeong, H. Kim, S. C. Gong, H. J. Chang, H. Park, H. Jeon, Semicond. Sci. Technol. 24, 035015 (2009).

E. Fortunato, A. Goncalves, A. Pimentel, P. Barquinha, G. Goncalves, L. Pereira, I. Ferreira, R. Martins, Appl. Phys. A 96, 197-205 (2009).

2008 (1)

D. H. Levy, D. Freeman, S. F. Nelson, P. J. Cowdery-Corvan, L. M. Irving, Appl. Phys. Lett. 92, 192101 (2008).

2007 (3)

S. J. Lim, S. J. Kwon, H. G. Kim, J. S. Park, Appl. Phys. Lett. 91, 183517 (2007).

R. Martins, P. Barquinha, I. Ferreira, L. Pereira, G. Gonçalves, E. Fortunato, J. Appl. Phys. 101, 044505 (2007).

K. Murata, K. Washio, N. Miyatake, Y. Mori, H. Tachibana, Y. Uraoka, T. Fuyuki, ECS Trans. 11, 31-38 (2007).

2006 (1)

R. B. M. Cross, M. M. D. Souza, Appl. Phys. Lett. 89, 263513 (2006).

2005 (2)

Ü. Özgür, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Dogan, V. Avrutin, S. J. Cho, H. Morkoç, J. Appl. Phys. 98, 041301 (2005).

E. Fortunato, P. Barquinha, A. Pimentel, A. Goncalves, A. Marques, L. Pereira, R. Martins, Thin Solid Films 487, 205-211 (2005).

2003 (5)

R. L. Hoffman, B. J. Norris, J. F. Wager, Appl. Phys. Lett. 82, 733-735 (2003).

S. Matsuda, K. Kitamura, Y. Okumura, S. Miyatake, J. Appl. Phys. 93, 1624-1630 (2003).

P. F. Carcia, R. S. McLearn, M. H. Reilly, G. Nunes, Appl. Phys. Lett. 82, 1117-1119 (2003).

R. Kuse, M. Kundu, T. Yasuda, N. Miyata, A. Toriumi, J. Appl. Phys. 94, 6411-6416 (2003).

I. S. Joen, J. Park, D. Eom, C. S. Hwang, H. J. Kim, C. J. Park, H. Y. Cho, J. H. Lee, H. K. Kang, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 1222-1222 (2003).

1998 (1)

T. Sameshima, J. Non-Cryst. Solids 1196, 227-230 (1998).

1989 (1)

H. Kakinura, Phys. Rev. B 39, 10473-10476 (1989).

Appl. Phys. A (1)

E. Fortunato, A. Goncalves, A. Pimentel, P. Barquinha, G. Goncalves, L. Pereira, I. Ferreira, R. Martins, Appl. Phys. A 96, 197-205 (2009).

Appl. Phys. Lett. (6)

R. L. Hoffman, B. J. Norris, J. F. Wager, Appl. Phys. Lett. 82, 733-735 (2003).

R. B. M. Cross, M. M. D. Souza, Appl. Phys. Lett. 89, 263513 (2006).

P. F. Carcia, R. S. McLearn, M. H. Reilly, G. Nunes, Appl. Phys. Lett. 82, 1117-1119 (2003).

D. H. Levy, D. Freeman, S. F. Nelson, P. J. Cowdery-Corvan, L. M. Irving, Appl. Phys. Lett. 92, 192101 (2008).

S. J. Lim, S. J. Kwon, H. G. Kim, J. S. Park, Appl. Phys. Lett. 91, 183517 (2007).

W. Lim, E. A. Douglas, D. P. Norton, S. J. Pearton, F. Ren, Y.-W. Heo, S. Y. Son, J. H. Yuh, Appl. Phys. Lett. 96, 053510 (2010).

ECS Trans. (1)

K. Murata, K. Washio, N. Miyatake, Y. Mori, H. Tachibana, Y. Uraoka, T. Fuyuki, ECS Trans. 11, 31-38 (2007).

J. Appl. Phys. (4)

Ü. Özgür, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Dogan, V. Avrutin, S. J. Cho, H. Morkoç, J. Appl. Phys. 98, 041301 (2005).

S. Matsuda, K. Kitamura, Y. Okumura, S. Miyatake, J. Appl. Phys. 93, 1624-1630 (2003).

R. Martins, P. Barquinha, I. Ferreira, L. Pereira, G. Gonçalves, E. Fortunato, J. Appl. Phys. 101, 044505 (2007).

R. Kuse, M. Kundu, T. Yasuda, N. Miyata, A. Toriumi, J. Appl. Phys. 94, 6411-6416 (2003).

J. Non-Cryst. Solids (1)

T. Sameshima, J. Non-Cryst. Solids 1196, 227-230 (1998).

Jpn. J. Appl. Phys. (4)

Y. Kawamura, N. Hattori, N. Miyatake, K. Murata, M. Horita, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 50, 40DF05 (2011).

Y. Kawamura, M. Horita, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 49, 04DF19 (2010).

I. S. Joen, J. Park, D. Eom, C. S. Hwang, H. J. Kim, C. J. Park, H. Y. Cho, J. H. Lee, H. K. Kang, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 1222-1222 (2003).

Y. Kawamura, N. Hattori, N. Miyatake, M. Horita, Y. Ishikawa, Y. Uraoka, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 02BF04 (2012).

Phys. Rev. B (1)

H. Kakinura, Phys. Rev. B 39, 10473-10476 (1989).

Semicond. Sci. Technol. (1)

S. Kwon, S. Bang, S. Lee, S. Jeon, W. Jeong, H. Kim, S. C. Gong, H. J. Chang, H. Park, H. Jeon, Semicond. Sci. Technol. 24, 035015 (2009).

Thin Solid Films (1)

E. Fortunato, P. Barquinha, A. Pimentel, A. Goncalves, A. Marques, L. Pereira, R. Martins, Thin Solid Films 487, 205-211 (2005).

Other (1)

Y. Kuo, Thin Film Transistors: Materials and Processes (Kluwer Academic, 2004) pp. 6-10.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.