The threshold voltage instability (Vth) in indium-gallium-zinc oxide thin film transistor was investigated with disparate SiNx gate insulators under bias-temperature-illumination stress. As SiNx film stress became more tensile, the negative shift in Vth decreased significantly from −14.34 to −6.37 V. The compressive films exhibit a nitrogen-rich phase, higher hydrogen contents, and higher N–H bonds than tensile films. This suggests that the higher N–H related traps may play a dominant role in the degradation of the devices, which may provide and/or generate charge trapping sites in interfaces and/or SiNx insulators. It is anticipated that the appropriate optimization of gate insulator properties will help to improve device reliability.

1.
K.
Nomura
,
H.
Ohta
,
K.
Ueda
,
T.
Kamiya
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Science
300
,
1269
(
2003
).
2.
J. Y.
Kwon
,
K. S.
Son
,
J. S.
Jung
,
T. S.
Kim
,
M. K.
Ryu
,
K. B.
Park
,
B. W.
Yoo
,
J. W.
Kim
,
Y. G.
Lee
,
K. C.
Park
,
S. Y.
Lee
, and
J. M.
Kim
,
IEEE Electron Device Lett.
29
,
1309
(
2008
).
3.
E.
Fortunato
,
P.
Barquinha
,
A.
Pimentel
,
A.
Goncalves
,
A.
Marques
,
L.
Pereira
, and
R.
Martins
,
Adv. Mater.
17
,
590
(
2005
).
4.
J. S.
Park
,
J. K.
Jeong
,
Y. G.
Mo
,
H. D.
Kim
, and
S. -I.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
262106
(
2007
).
5.
J. K.
Jeong
,
J. H.
Jeong
,
H. W.
Yang
,
J. S.
Park
,
Y. G.
Mo
, and
H. D.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
113505
(
2007
).
6.
M. K.
Ryu
,
S.
Yang
,
S. H. K.
Park
,
C. S.
Hwang
, and
J. K.
Jeong
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
072104
(
2009
).
7.
J. S.
Park
,
K. S.
Kim
,
Y. G.
Park
,
Y. G.
Mo
,
H. D.
Kim
, and
J. K.
Jeong
,
Adv. Mater.
21
,
329
(
2009
).
8.
C. J.
Kim
,
S. W.
Kim
,
J. H.
Lee
,
J. S.
Park
,
S. I.
Kim
,
J. C.
Park
,
E. H.
Lee
,
J. C.
Lee
,
Y. S.
Park
,
J. H.
Kim
,
S. T.
Shin
, and
U. I.
Chung
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
252103
(
2009
).
9.
A.
Suresh
and
J. F.
Muth
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
033502
(
2008
).
10.
P.
Görrn
,
P.
Holzer
,
T.
Riedl
,
W.
Kowalsky
,
J.
Wnag
,
T.
Weimann
,
P.
Hinze
, and
S.
Kipp
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
063502
(
2007
).
11.
Y.
Vygranenko
,
K.
Wang
, and
A.
Nathan
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
263508
(
2007
).
12.
J. K.
Jeong
,
H. W.
Yang
,
J. H.
Jeong
,
Y. G.
Mo
, and
H. D.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
123508
(
2008
).
13.
J. S.
Lee
,
J. S.
Park
,
Y. S.
Pyo
,
D. B.
Lee
,
E. H.
Kim
,
D.
Stryakhilev
,
T. W.
Kim
,
D. U.
Jin
, and
Y. G.
Mo
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
123502
(
2009
).
14.
S. I.
Kim
,
J. S.
Park
,
C. J.
Kim
,
J. C.
Park
,
I. H.
Song
, and
Y. S.
Park
,
J. Electrochem. Soc.
156
,
H184
(
2009
).
15.
D. H.
Levy
,
D.
Freeman
,
S. F.
Nelson
,
P. J.
Cowdery-Corvan
, and
L. M.
Irving
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
192101
(
2008
).
16.
S. E.
Thompson
,
M.
Armstrong
,
C.
Auth
,
S.
Cea
,
R.
Chau
,
G.
Glass
,
T.
Hoffman
,
J.
Klaus
,
Z.
Ma
,
B.
Mcintyre
,
A.
Murthy
,
B.
Obradovic
,
L.
Shifren
,
S.
Sivakumar
,
S.
Tyagi
,
T.
Ghani
,
K.
Mistry
,
M.
Bohr
, and
Y.
El-Mansy
,
IEEE Electron Device Lett.
25
,
191
(
2004
).
17.
K.
Ishii
,
A.
Takami
, and
Y.
Ohki
,
J. Appl. Phys.
81
,
1470
(
1997
).
18.
J. -H.
Kim
,
C. -O.
Chung
,
D.
Sheen
,
Y. -S.
Sohn
,
H. -C.
Sohn
,
J. -W.
Kim
, and
S. -W.
Park
,
J. Appl. Phys.
96
,
1435
(
2004
).
19.
S. -W.
Chung
,
J. -H.
Shin
,
N. -H.
Park
, and
J. W.
Park
,
Jpn. J. Appl. Phys.
38
,
5214
(
1999
).
20.
M.
Belyansky
,
M.
Chace
,
O.
Gluschenkov
,
J.
Kempisty
,
N.
Klymko
,
A.
Madan
,
A.
Mallkarjunan
,
S.
Molis
,
P.
Ronsheim
,
Y.
Wang
,
D.
Yang
, and
Y.
Li
,
J. Vac. Sci. Technol. A
26
,
517
(
2008
).
21.
A. K.
Stamper
and
S. L.
Pennigton
,
J. Electrochem. Soc.
140
,
1748
(
1993
).
22.
K. -H.
Lee
,
J. S.
Jung
,
K. S.
Son
,
J. S.
Park
,
T. S.
Kim
,
R.
Choi
,
J. K.
Jeong
,
J. Y.
Kwon
,
B.
Koo
, and
S. Y.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
232106
(
2009
).
23.
D. K.
Schroder
and
J. A.
Babcock
,
J. Appl. Phys.
94
,
1
(
2003
).
24.
K.
Kushida-Abdelghafar
,
K.
Watanabe
,
J.
Ushio
, and
E.
Murakami
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
4362
(
2002
).
You do not currently have access to this content.