薄膜 트랜지스터
(薄膜-,
Thin Film Transistor, TFT
,
文化語
:
薄膜3劇속子液晶顯示裝置, 얇은막3극소자표시장치)는
전계효과 트랜지스터
(
Field Effect Transistor, FET
)의 한 種類
[1]
로
薄膜
(
Thin Film
)의 形態로 되어 있다. 基本的으로 三 端子 小子(百 게이트(B)가 存在하지 않음)로 되어 있다. 主로
液晶 디스플레이
에 應用되고 있다. 半導體 活性層으로 CdSe를 使用한 TFT는 固體 촬상 素子用 1949年에 發表되었으며, 1973年에
液晶 디스플레이
(LCD)를 驅動하는 例가 發表되었다. 半導體에서 Si를 利用하는 것은 아모퍼스막과 多結晶幕이 있으며, 아모퍼스막은 1979年에 英國 댄디大學에서 開發되었고 以後에는 日本을 中心으로 液晶 디스플레이 用途로 活潑하게 硏究 開發이 進行되었다. 아모퍼스 Si와 多結晶 Si의 TFT는 컬러
TFT-LCD
에서 넓게 應用되게 되었다. 特徵을 한番 알아보자.
게이트 單子의 配置 位置에 依하여 크게 4가지 種類 形態가 있으며 스태거드(
staggered
)型, 인버티드 스태거드(
inverted staggered
)型, 코우플레이너(
coplanar
)型, 인버티드 코우플레이너(
inverted coplanar
)兄으로 불린다.
인버티드型은 게이트 端子가 서브 스트레이트 部分에 붙어 있고, 스汰去드型은 채널層과 어긋난 軸으로 드레인 및 소스 端子가 追加되어 있으며, 코우플레이너型은 채널層 옆에 直接 붙일 수 있는 形態로 드레인 및 소스 單子를 붙일 수 있는 特徵이 있다.
一般的인 MOS와 다르게 反轉層(
inversion layer
)을 形成하지 않고 蓄積層(
accumulation layer
)을 形成하여 컨덕턴스를 構成하므로, n型의 캐리어는 電子 p型의 캐리어는 홀이라는 것도 特徵이다. 아래의 小子 構成을 보면 분명하게 알 수 있듯이 一般的인 MOS 構造에서 볼 수 없는 채널層이 더해져 있다.
薄膜 트랜지스터의 薄膜이라는 用語는 트랜지스터를 構成하는 半導體層이나
게이트 절연막
, 電極, 保護 절연막들이
眞空 蒸着
이나
스퍼터링
, 플라즈마를 利用한
化學 蒸着法
(
플라즈마 CVD
)으로 琉璃나 石英같은 基板위에 얇은 膜을 形成하여서 由來되었다. 그리고 基板으로
플라스틱
을 使用하는 硏究 開發도 하고 있다.
反轉層을 形成하지 않기 때문에 스레視홀드(門턱 電壓)의 意味가 MOS와 다르며, (MOS에서는 스레視홀드 電壓은 江畔全層을 形成하기 始作하는 게이트-소스 電壓을 가리키지만 薄膜 트랜지스터에서는 反轉層 形成 自體가 存在하지 않음) 基本的인 公式이나 槪念은 MOS와 同一해서 그대로 槪念을 應用할 수 있다. (다만 백 게이트 端子가 存在하지 않기 때문에 基板 바이어스 效果에 依한 門턱 電壓의 變更을 할 수 없음)
絶緣層에 SiO2를 利用한 薄膜 트랜지스터 (인버티드 스태거드兄)
絶緣層에 窒化幕을 利用한 薄膜 트랜지스터 (인버티드 스태거드兄)
現在 채널層에서 널리 使用되고 있는 것은 水素化 아모퍼스 실리콘(a-Si:H: hydrogenated amorphous silicon)이지만 스레視홀드 電壓이 時間, 게이트 電壓, 溫度에 依해서 不安定하게 變하는 問題가 있다.
이것은 堆積된 前者에 따른 影響으로 3가지로 區分한다.
- 밴드 갭 內部에 存在하는 準安定 狀態(
metastable state
): 基本的으로 게이트 인가 電壓이 낮은 境遇 주된 要因
- 絶緣層 內部: 電壓이 낮은 境遇
- 境界 狀態(
interface state
): 一般的으로 無視한다.
一部 製造社에서는 一定時間 電壓과 加熱을 해서 게이트 인가 電壓에 依하여 여기되어서(기존값으로 復歸돼서) 不安定한 valence band connection를 dangling bond (defect)으로 安定되는 對策을 세우고 있다.
그 밖에 有機物
[2]
이나 無機物 素材를 利用한 薄膜 트랜지스터나
透明薄膜 트랜지스터
(
Transparent Thin Film Transistor
)의 硏究도 活潑하게 進行되고 있다.