非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管关键工艺研究

为优化金属氧化物薄膜晶体管(IGZO-TFT)的特性,采用射频磁控溅射法沉积IGZO薄膜作为半导体活性层,制备出具有刻蚀阻挡层(Etch stop layer,ESL)结构的IGZO TFT,在2.5 G试验线上研究了IGZO沉积过程中O_2浓度、IGZO沉积后N_2O等离子体处理、ESL的制备温度和ESL沉积过程中N_2O/Si H4的比例等关键工艺条件对IGZO TFT的阈值电压(Vth)的影响。实验结果表明:IGZO沉积过程中O_2浓度的增加、IGZO沉积后N_2O等离子体处理和ESL制备温度的降低会导致IGZO TFT的V_(th)正偏移。

双层有源层非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的仿真

采用SILVACO软件的ATLAS对双有源层非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管进行二维器件模拟,研究了在底栅顶接触的结构下,不同沟道厚度比的情况下的器件的电学特性。在IZO材料的厚度为5nm、IGZO材料的厚度为35nm时,器件的最佳开关电流比约为3.5×1013,亚阈值摆幅为0.36V/dec。并在此厚度比的基础上,模拟了两层材料的隙态密度,并通过改变态密度模型中的相关参数,观察两层材料对器件的电学特性的影响情况。

采用不同透明电极的非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管

采用透明材料ITO和AZO为源漏电极,在室温下利用射频磁控溅射方法制作了底栅结构的非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管。实验发现,制备的薄膜晶体管均表现出了良好的开关特性。其中采用AZO为电极的薄膜晶体管的场效应迁移率为1.95cm2/V.s,开关比为4.53×105,在正向偏压应力测试下,阈值电压的漂移量为4.49V。

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备及其光敏特性研究

基于射频磁控溅射法制备了以非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)作为有源层的底栅顶接触式薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor,TFT),其长/宽比为300μm/100μm。研究了该器件在无激光和在三种不同波长激光照射下的光敏特性。实验表明,器件在波长分别为660、450和405nm三种激光照射下的阈值电压Vth分别为4.2、2.5和0V,均低于无激光时的4.3V,且器件的阈值电压随激光波长减小单调降低,此外,随着激光波长的下降,'明/暗'电流比K由0.54上升到8.06(在VGS=6V且VDS=5V条件下),光敏响应度R由0.33μA/mW上升到4.88μA/mW,可见激光波长越短,可获得更强的光电效应,光灵敏度也更高,该效应表明该器件在光电探测等领域具有广阔的应用前景。

快速热处理方法对铟镓锌氧化物薄膜晶体管特性的改善

为了达到在短时间内提高铟镓锌氧化物薄膜晶体管(a-IGZO TFT)性能的目,本文提出了一种快速热处理(RTP)的后处理方法,并对其升温时间进行研究。实验结果表明RTP工艺能够在短时间内实现a-IGZO薄膜内部的缺陷复合与断键重连,提升a-IGZO薄膜质量,从而提高a-IGZO TFT的器件性能。基于RTP工艺的a-IGZO TFT获得了良好的电学特性,其阈值电压与亚阈值摆幅低至0.2 V与0.31 V·decade-1,与未退火的a-IGZO TFT相比分别降低了67%与77%;其载流子迁移率与开关电流比高达8.7 cm2/Vs与7.8×106,与未退火样品相比分别提升了171%与1.1×103倍。与此同时,RTP的处理时间仅需不到5 min,大幅度缩短了a-IGZO TFT所需的后处理时间。

二次大气退火对于非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管电学特性的影响

介绍了非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管（a-IGZO TFT）的制备,并在不同环境下进行了退火。其中,经过一次退火冷却后再进行第二次退火的器件表现出了最佳的电学性能,相比其他器件有较小的亚阈值摆幅（~1.43V/decade）和更好的磁滞稳定性。通过对比其他退火条件下的器件表现与工艺,发现在一次退火基础上增加的较短时间（30min）退火是这些显著提高的主要原因。这说明,在a-IGZO TFT进行了一次退火并冷却后,通过引入二次退火使得a-IGZO薄膜表面平整化和结构密实化,器件性能仍然有提高的空间。

具有漏端Offset的非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的特性及开态电流模型

本文研究了具有不同漏端Offset长度(LDO)的非晶铟镓锌氧化物(Amorphous Indium-Gallium-Zinc-Oxide,a-IGZO)薄膜晶体管(Thin-Film Transistors,TFT)的电学特性,发现器件的阈值电压(Vth)、亚阈值摆幅(SS)、关态电流(Ioff)与LDO无明显依赖关系。通过分析漏端Offset区域的电流与电压关系,发现其遵循欧姆定律,由此提取出漏端Offset区域电阻(RDO)。研究发现RDO与LDO成幂函数关系且幂次随栅源电压(VGS)的增加而增加,由此我们提出RDO的经验模型,同时利用此模型得到漏端Offset a-IGZO TFT的开态电流模型并通过与电流-电压曲线拟合得以验证。

氢元素对铟镓锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

对国际上有关铟镓锌氧化物薄膜晶体管中氢元素的来源、存在形式、表征方法以及对器件性能的影响进行了综述.氢元素是铟镓锌氧化物薄膜晶体管中最为常见的杂质元素,能以正离子和负离子两种形式存在于薄膜晶体管的沟道中,并对器件性能和电学可靠性产生影响.对铟镓锌氧化物薄膜晶体管而言,沟道中氢元素浓度越高,其场效应迁移率越高、亚阈值摆幅越小、器件的电学稳定性也越好.同时,工艺处理温度过低或过高都不利于其器件性能的改善,通常以200—300?C为宜.

聚酰亚胺在非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管器件中的钝化应用

提出了采用聚酰亚胺(PI)作为非晶铟镓锌氧(a-IGZO)薄膜晶体管(Thin-film Transistors,TFT)钝化层的制备工艺。PI成膜采用旋涂工艺,可减少钝化层成膜工艺对TFT器件沟道层的破坏,降低对器件性能的影响。PI可作为有效的钝化层,从而避免因有源层a-IGZO沟道表面气体分子吸附效应造成的TFT器件特性恶化。此外,采用PI作为钝化层的a-IGZO TFT器件,其负栅压应力(Negative Gate-bias Stress,NBS)下稳定性得到改善,可能与PI烘烤固化过程中扩散进入器件内部的氢(H)钝化有源层内的缺陷相关。

顶栅共面结构非晶氧化物薄膜晶体管的低成本制备及性能研究

将溶液法制备的不含镓的非晶InAlZnO薄膜和有机聚甲基丙烯酸甲酯薄膜分别作为沟道层和介质层,制备了顶栅共面结构的非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)器件,探讨了沟道层中Al含量对器件性能的影响。结果表明:Al对InZnO薄膜中氧空位的形成能起到一定抑制作用,增加Al含量即可降低沟道层中的电子载流子浓度,使得InAlZnO TFT器件阈值电压正向移动、关态电流减小,以有利于器件开关比的提升。此外,基于沟道层中Al含量的调整可通过优化沟道层/介质层界面状态来促进器件阈值电压滞回稳定性的提升。当沟道层中Al含量为30%时,制备的器件具有最佳综合性能。

高迁移率非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备与特性研究

由于铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜具有高迁移率和高透过率的特点,它作为有源层被广泛的应用于薄膜晶体管(TFT).本文利用磁控溅射方法制备了TFT的有源层IGZO和源漏电极,用简单低成本的掩膜法控制沟道的尺寸,制备了具有高迁移率、底栅结构的n型非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管(IGZO-TFT).利用X射线衍射仪(XRD)和紫外可见光分光光度计分别测试了IGZO薄膜的衍射图谱和透过率图谱,研究了IGZO薄膜的结构和光学特性.通过测试IGZO-TFT的输出特性和转移特性曲线,讨论了IGZO有源层厚度对IGZO-TFT特性的影响.制备的IGZO-TFT器件的场效应迁移率高达15.6cm2·V-1·s-1,开关比高于107.

非晶铟镓锌氧化物薄膜的制备及其在薄膜晶体管中的应用

非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜,作为一种新型透明氧化物半导体材料,最近引起了广泛关注。这主要是由于它优异的性能可以使它作为薄膜晶体管的有源层材料,在显示行业有巨大的应用前景。本文首先介绍了铟镓锌氧化物的结构,同时综述了非晶铟镓锌氧化物薄膜的制备方法,包括溅射、悬涂和喷墨印刷技术;最后对基于铟镓锌氧化物薄膜晶体管背板技术的产业化进行了展望。

溅射气压对铟锡锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

利用射频磁控溅射技术,在不同溅射气压下制备了铟锡锌氧化物薄膜晶体管(ITZO TFT),分析了ITZO TFT电学性能随气压的变化规律。研究结果表明:非晶ITZO TFT的工作模式均为耗尽型;随着气压的增大,亚阈值摆幅及阈值电压先减小后增大、场效应迁移率逐渐减小,这是由载流子浓度和界面缺陷密度两方面因素共同决定的。溅射气压为0.4 Pa时,ITZO TFT综合性能最好,场效应迁移率高达24.32 cm^2/V·s,亚阈值摆幅为1.10 V/decade,电流开关比达到10~6。此外,ITZO有源层在可见光范围内的平均透过率超过80%,光学带隙值在3.2~3.4 eV之间,随气压的升高先减小后增大。

有机介质层铟锌氧化物薄膜晶体管

利用直流磁控溅射方法在玻璃基板上室温制备非晶铟锌氧化物半导体薄膜,薄膜表面平整。采用旋涂法室温制备聚四乙烯苯酚有机介质层。以铟锌氧化物薄膜作为沟道层、聚四乙烯苯酚作为介质层,成功制备了顶栅结构的薄膜晶体管。测试结果表明,所制备的薄膜晶体管具有饱和特性且为耗尽工作模式,薄膜晶体管的阈值电压为3.8V,迁移率为25.4cm2.V-1.s-1,开关比为106。

有源层厚度对氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的影响

使用磁控溅射法制备了IGZO-TFT,研究有源层厚度对其电学性能的影响。实验结果表明,器件的阈值电压和开关比会随着有源层厚度的增大而减小,而器件的亚阈值摆幅和饱和迁移率则会随有源层厚度的增大而增大。此外,还研究了有源层厚度对器件偏压稳定性的影响。有源层厚度越大的器件,其阈值电压漂移也会越大。这主要与半导体层中所增加的缺陷态密度有关。

镨掺杂铟镓氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性分析

本文研究了镨掺杂铟镓氧化物(PrIGO)薄膜晶体管(thin film transistor, TFT)的低频噪声特性.根据低频噪声测试分析结果得知:IGO-TFT和PrIGO-TFT器件沟道电流的功率谱密度与频率的关系均满足1/fg(g≈0.8)的关系,符合载流子数涨落模型.通过研究不同沟道长度对器件低频噪声的影响,明确了器件的噪声主要来源于沟道区而非源/漏接触区.基于载流子数涨落模型,提取界面处的缺陷态,发现Pr元素掺杂会在IGO体系中诱导出缺陷态.而该缺陷态可以作为电离氧空位和电子的复合中心,进而改善氧化物TFT器件中由氧空位所导致的光照负偏压(negative bias illumination stability, NBIS)稳定性问题.

非晶铟锌钨氧化物薄膜晶体管的电学性能和稳定性研究

采用射频磁控溅射法制备了非晶铟锌钨氧化物(a-IZWO)薄膜和以此半导体薄膜为沟道层的薄膜晶体管。研究了沟道宽长比和退火时间对器件电学性能的影响。结果表明,沟道宽长比为400μm:400μm的器件经过120min200℃空气退火后其电学性能达到最佳,场效应迁移率达到7.29 cm^2/Vs,阈值电压为-2.86 V,电流开关比超过10~7,亚阈值摆幅低至0.13 V/decade。偏压稳定性测试结果证实了器件的偏压稳定性主要受到沟道层缺陷、背沟道表面氧离子和H_2O^+离子吸附等因素的影响。随着器件沟道宽长比不断增大,退火时间不断延长,器件受到这些因素的影响变小,稳定性越来越好。

IAZO薄膜晶体管的制备与性能研究

为了探究退火温度对IAZO薄膜晶体管器件光电性能的影响,采用射频溅射单溅射法,并在(400~700)℃的范围内制备了一系列真空退火后的IAZO薄膜晶体管。分别对IAZO薄膜表面形貌、内部结构、元素组成和价态组成进行分析,采用半导体参数仪及搭配的探针台测试电学性能测试。采用紫外可见分光光度计测试薄膜透过率。结果表明,随着退火温度的升高,器件的电学性能先呈现上升趋势,达到峰值后开始下降。在500 ℃真空退火1 h后,IAZO TFT饱和迁移率为0.18 cm2/(V·s)、阈值电压为3.35 V、亚阈值摆幅为0.10 V/decade、开关比为1.13*108。IAZO薄膜透光率达到90 %以上、光学带隙达到4.1 eV,器件性能达到最佳。

基于微增材技术制造的氧化铟镓锌薄膜晶体管及其性能

薄膜晶体管(Thin-Film Transistors,TFT)是一种重要的有源电子元器件。微笔直写技术作为一种增材制造技术,因其能在三维(3D)曲面基板上直接实现电子元器件的增材制造而备受关注。基于微笔直写的微增材制造技术,采用氧化铟镓锌(IGZO)材料作为有源层,制备了IGZO-TFT器件。在最佳的工艺参数条件下得到的TFT器件迁移率为1.43 cm^(2)/(V·s),开关电流比大于10^(8)。该迁移率与喷墨打印制备的IGZO-TFT器件的迁移率(1.41 cm^(2)/(V·s))相近,低于通过旋涂制备的器件迁移率(4.59 cm^(2)/(V·s))。这表明微笔直写技术是一种可行的薄膜晶体管增材制造技术。

中大尺寸电子纸发展现状及其薄膜晶体管基板技术分析

从电子纸市场观察入手,介绍了中大尺寸电子纸显示在电子阅读器和标牌等领域的应用现状,阐述了电子纸供应链主要情况,探讨了薄膜晶体管基板作为供应链关键上游材料的技术发展方向,分析了薄膜晶体管基板技术上的创新和实现构想,为新一代中大尺寸电子纸显示用薄膜晶体管基板的设计提供参考和指导建议。