▶ 산화물 반도체(Metal-Oxide Semi-Con) 란 ?
산화아연(Zinc Oxide), 산화인듐(Indium Oxide) 과 같은 산화물 소재에 Doping을
하여 전도성을 제어하고, 에너지 밴드갭(Eg)을 조절한 반도체 소재이다
일반적으로 넓은 밴드갭(Eg) 을 가져 에너지가 작은 가시광, 적외선을 흡수할 수 없다
가시광 영역(360 ~ 800nm) 에서 빛을 통과 시킨다
▶ 산화물 반도체의 투명성(Transparency)
작은 에너지의 가시광이나 적외선과 같은 빛을 흡수하지 못하므로
가시광에 투명한 반도체 소자 개발이 가능 하다
가시광이 흡수되지 못하고 통과된다면 투명한 소재로 볼 수 있고
도핑(Doping)을 통해 전도성 타입을 변화 시킬 수 있고 전도도 조절도 가능 하다
▷ 빛 에너지가 밴드갭(Eg)보다 작은 경우
가전대(Valence Band, VB)의 전자가 충분히 여가되지 못함으로
전도대(Conduction Band, CB)로 들어갈 수 없어 전류가 발생하지 못한다
▷ 빛 에너지가 밴드갭(Eg)보다 큰 경우
가전대(Valence Band, VB)의 전자가 충분히 여기될 수 있어 밴드갭을 뛰어넘어
전도대(Conduction Band, CB)로 들어 갈 수 있어 전류가 발생할 수 있다
▶ 산화물 반도체와 도핑(Doping)
도핑(Doping)은 반도체에서 전하 캐리어의 농도를 조절하기 위해 제어된 양의
분순물(Impurity)을 결정에 추가하는 것이다
어닐링(Annealing) 이란, 위치변경 공유결합을 통해 도핑된 도펀트가 전자를 내주거나
받을 수 있도록 준비시키는 공정이다
여기서 인(P), 붕소(B)로 도핑(Doping) 하는 것은 자유전자를 빼내기 위함이다
▶ IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)
인듐, 갈륨, 아연, 산소로 이루어진 산화물 소재 이다
3 [ev] 이상의 넓은 밴드갭(Band Gap) 을 갖는 반도체 소재이다
디스플레이 분야에서는 백플레인(Backplane) 패널용 소자로 활용
▷ IGZO 박막(Thin film) 증착
IGZO를 이용하여 박막TR 를 만들 경우, 비정질 실리콘 박막TR 보다
전하의 이동도(Mobility) 가 높다. 디스플레이 분야에 Switching 소자로도 활용
디스플레이에서 IGZO 박막 TR 를 사용하여 화질, 속도 면에서 크게 우수해지고
QLED(Organi Light Emitting Diode) TV 분야에서도 활용된다
▷ 스퍼터링(Sputtering)
집적회로 공정에서 많이 쓰이는 진공 증착법(Vapor Deposition) 이다 낮은 진공도에서 이온화된
가스를 가속하여 플라즈마를 타깃에 충돌시키고, 입자를 분출해 웨이퍼 상에 막을 만드는 방법이다
▶ 투명 전극과 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)
▷ 투명 전극
전기 전도도(Conductivity) 를 갖는 동시에 가시광선을 투과하는 소재이다
다른 말로 전기 전도도가 우수한 소재를 의미한다
▷ 투명 전극과 IGZO의 용도
투명 전극은 전기전도도에 따라 사용되는 용도가 다양하다
LCD, PDP, OLED와 같은 평판 디스플레이
3D 디스플레이 투명 전극
플렉서블 디스플레이 (Flexible Display)
터치스크린, 투명 필름
대전방지막, 열반사막, EMI방지막, 태양전지
▶ 비정질 IGZO TFT(Thin Flim Transistor)
디스플레이 반도체인 TFT는 얇은 박막으로 쌓인 TR 이고, 전기적 신호를 제어하는 소자이다
산화물 반도체 중 높은 전기적 특성을 보이는 a-IGZO를 적용, PIN 포토 다이오드를 사용해 집적화한다
▷ 비정질 IGZO TFT 를 적용한 디지털 X-ray 디텍터 패널
낮은 X-ray Dose 양과 효과적인 X-ray 검출로 X-ray 피폭량을 최소화 해준다
낮은 X-ray Dose 양으로 효과적인 검출이 가능하려면 전하를 빠른 속도로 전송해야 한다
산화물 반도체를 적용한다면 높은 이동도(Mobility) 를 가진 X-ray 디텍터 패널 제작이 가능 하다
대부분의 디지털 X-ray 디텍터 (간접 방식) 은, 약 0.5 [cm^2/Vs] 의 비교적
낮은 이동도를 갖는 a-Si:H TFT 를 사용한다
a-Si:H (Hydrogenated Amorphous Si) : 수소화된 비정질 시리콘
▶ DXD(Digital X-ray Detector)용 TFT
엑스레이 촬영 결과를 디지털 파일로 만들어 PC로 전송하는 DXD의 핵심 부품이다
바이러스 진단, 종양 질병 파악을 위해 X-ray 촬영이 증가한 만큼 수요도 급증한다
▷ 기존 DXD용 TFT의 특징
비정질 실리콘인 a-Si 사용, 잔산 등 노이즈에 취약해 고화질 이미지 구현이 어렵다
느린 이동도(Mobility) 로 고속 촬영이 필요한 수술용 기기에 활용하기엔 한계가 있다
▷ 새로운 DXD용 TFT의 특징
IGZO 신소재로 만든 TFT, 대면적 의료용 Oxide TFT를 사용한다.
a-Si 대비 기존 대비 100배 빠른 이동도, 10배 낮은 노이즈로
고화질의 이미지 및 고속 동영상 구현이 가능하고, 진단뿐만 아닌 수술용으로도
활용이 가능하다. 현 시점 최적의 DXD용 TFT로 평가받는다
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