Solution-deposited amorphous indium gallium zinc oxide (a-IGZO) thin film transistors (TFTs) with high performance were fabricated using O2-plasma treatment of the films prior to high temperature annealing. The O2-plasma treatment resulted in a decrease in oxygen vacancy and residual hydrocarbon concentration in the a-IGZO films, as well as an improvement in the dielectric/channel interfacial roughness. As a result, the TFTs with O2-plasma treated a-IGZO channel layers showed three times higher linear field-effect mobility compared to the untreated a-IGZO over a range of processing temperatures. The O2-plasma treatment effectively reduces the required processing temperature of solution-deposited a-IGZO films to achieve the required performance.

1.
A.
Facchetti
and
T. J.
Marks
,
Transparent Electronics: From Synthesis to Applications
(
Wiley
,
2010
).
2.
K.
Nomura
,
H.
Ohta
,
A.
Takagi
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Nature
432
,
488
(
2004
).
3.
D. H.
Kim
,
N. G.
Cho
,
H. G.
Kim
,
H. S.
Kim
,
J. M.
Hong
, and
I. D.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
032901
(
2008
).
4.
P.
Barquinha
,
L.
Pereira
,
G.
Goncalves
,
R.
Martins
, and
E.
Fortunato
,
J. Electrochem. Soc.
156
,
H161
(
2009
).
5.
K. H.
Kim
,
G. H.
Kim
,
H. S.
Shin
,
B.
Du Ahn
,
S.
Kang
, and
H. J.
Kim
,
J. Electrochem. Soc.
155
,
H848
(
2008
).
6.
D.
Kim
,
C. Y.
Koo
,
K.
Song
,
Y.
Jeong
, and
J.
Moon
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
103501
(
2009
).
7.
G. H.
Kim
,
B. D.
Ahn
,
H. S.
Shin
,
W. H.
Jeong
,
H. J.
Kim
, and
H. J.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
233501
(
2009
).
8.
J. H.
Lim
,
J. H.
Shim
,
J. H.
Choi
,
J.
Joo
,
K.
Park
,
H.
Jeon
,
M. R.
Moon
,
D.
Jung
,
H.
Kim
, and
H. J.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
012108
(
2009
).
9.
S.
Jeong
,
Y. G.
Ha
,
J.
Moon
,
A.
Facchetti
, and
T. J.
Marks
,
Adv. Mater.
22
,
1346
(
2010
).
10.
Y.
Wang
,
X. W.
Sun
,
G. K. L.
Goh
,
H. V.
Demir
, and
H. Y.
Yu
,
IEEE Trans. Electron Devices
58
,
480
(
2011
).
11.
S.
Jeong
,
J. Y.
Lee
,
S. S.
Lee
,
S. W.
Oh
,
H. H.
Lee
,
Y. H.
Seo
,
B. H.
Ryu
, and
Y.
Choi
,
J. Mater. Chem.
21
,
17066
(
2011
).
12.
Y.
Choi
,
G. H.
Kim
,
W. H.
Jeong
,
H. J.
Kim
,
B. D.
Chin
, and
J. W.
Yu
,
Thin Solid Films
518
,
6249
(
2010
).
13.
P. K.
Nayak
,
T.
Busani
,
E.
Elamurugu
,
P.
Barquinha
,
R.
Martins
,
Y.
Hong
, and
E.
Fortunato
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
183504
(
2010
).
14.
Y. H.
Kim
,
M. K.
Han
,
J. I.
Han
, and
S. K.
Park
,
IEEE Trans. Electron Devices
57
,
1009
(
2010
).
15.
K. K.
Banger
,
Y.
Yamashita
,
K.
Mori
,
R. L.
Peterson
,
T.
Leedham
,
J.
Rickard
, and
H.
Sirringhaus
,
Nature Mater.
10
,
45
(
2011
).
16.
Y. H.
Hwang
,
J. H.
Jeon
, and
B. S.
Bae
,
Electrochem. Solid-State Lett.
14
,
H303
(
2011
).
17.
The substrates were supplied by Planar Systems Oy, Finland (2011).
18.
C. R.
Kagan
and
P.
Andry
,
Thin-film Transistors
(
Marcel Dekker
,
New York
,
2003
).
19.
D. A.
Hook
,
J. A.
Ohlhausen
,
J.
Krim
, and
M. T.
Dugger
,
J. Microelectromech. Syst.
19
,
1292
(
2010
).
20.
C. L.
Tseng
,
Y. K.
Chen
,
S. H.
Wang
,
Z. W.
Peng
, and
J. L.
Lin
,
J. Phys. Chem. C
114
,
11835
(
2010
).
21.
H.
Yoshida
,
K.
Takikawa
,
K.
Ohno
, and
H.
Matsuura
,
J. Mol. Struct.
299
,
141
(
1993
).
22.
K.
Nomura
,
T.
Kamiya
,
H.
Ohta
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
192107
(
2008
).
23.
W. F.
Chung
,
T. C.
Chang
,
H. W.
Li
,
C. W.
Chen
,
Y. C.
Chen
,
S. C.
Chen
,
T. Y.
Tseng
, and
Y. H.
Tai
,
Electrochem. Solid-State Lett.
14
,
H114
(
2011
).
24.
C. J.
Ku
,
Z. Q.
Duan
,
P. I.
Reyes
,
Y. C.
Lu
,
Y.
Xu
,
C. L.
Hsueh
, and
E.
Garfunkel
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
123511
(
2011
).
25.
S. M.
Sze
,
Physics of Semiconductor Devices
(
Wiley
,
New York
,
1981
).
26.
J. M.
Lee
,
B. H.
Choi
,
M. J.
Ji
,
J. H.
Park
,
J. H.
Kwon
, and
B. K.
Ju
,
Semicond. Sci. Technol.
24
,
055008
(
2009
).
You do not currently have access to this content.