氧化物薄膜晶體管的制造及其電學(xué)性能研究.pdf

1、20世紀(jì)平板顯示技術(shù)的出現(xiàn),把人類帶入了信息社會(huì),人類社會(huì)從此發(fā)生了質(zhì)的飛躍。而平板顯示的核心元件就是薄膜晶體管TFT(Thin Film Transistor),一種在玻璃基底上通過(guò)薄膜工藝制作的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件。在有源矩陣平板顯示(AMLCD)中,目前依舊采用非晶硅TFT、多晶硅TFT等作為開關(guān)單元,但非晶硅TFT遷移率低、光敏性強(qiáng)；而多晶硅TFT大面積制作工藝復(fù)雜、低溫工藝難以實(shí)現(xiàn),成本高,因此限制了它們?cè)诟鼜V闊的范圍中應(yīng)用。將半

2、導(dǎo)體氧化物作為有源層來(lái)制作TFT用于平板顯示中,不僅能獲得較高遷移率,器件性能優(yōu)越,而且制造工藝簡(jiǎn)單、低溫下可以獲得,顯示出了巨大的應(yīng)用前景。
　　 本文針對(duì)目前應(yīng)用于TFT-LCD的非晶硅TFT的不足,研究了透明氧化物TFT,包括ZnO、In2O3和ZnSnO合金薄膜晶體管等。采用磁控濺射制備ZnO、In2O3和ZnSnO薄膜作為有源層來(lái)制作TFTs,絕緣層采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積SiO2薄膜。由于ZnO-TFT和In2O

3、3-TFT在制備過(guò)程中,有源層容易形成多晶態(tài),存在不可忽視的大量晶界和缺陷,所制作的ZnO-TFT和In2O3-TFT性能都較差,遷移率分別為1.49和0.69 cm2／(V·s)。
　　 采用非晶態(tài)的ZnSnO合金薄膜作為有源層來(lái)制作TFT,器件都具有良好的電學(xué)性能,器件遷移率可達(dá)9.1 cm2／(V·s),開關(guān)比也達(dá)到104以上。通過(guò)后續(xù)退火工藝,器件的性能都得到了明顯改善。采用磁控濺射生長(zhǎng)In2O3透明薄膜作為器件的源漏電

4、極制作了全透明的ZnSnO-TFT器件,器件具有優(yōu)良的性能,最高遷移率達(dá)56.2 cm2／(V·s),開關(guān)比達(dá)3×105,器件的電學(xué)性能包括閾值電壓、開關(guān)比等比ZnO-TFT和In2O3-TFT都有顯著提升。測(cè)試了所制備的器件的穩(wěn)定性和均勻性,發(fā)現(xiàn)ZnSnO-TF工具有很好的均勻性,在不同源漏掃描電壓下,器件穩(wěn)定性也較好。
　　 針對(duì)目前氧化物TFT理論模型的不足,由于ZnSnO也是非晶態(tài)薄膜,采用已有的簡(jiǎn)化的非晶硅TFT來(lái)模擬