發(fā)布時間：2017-12-28 09:11

  本文關(guān)鍵詞：基于金屬氧化物半導(dǎo)體的電子器件集成　出處：《山東大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本文在第1章首先介紹了可穿戴設(shè)備、柔性顯示器、透明屏幕等應(yīng)用的需求對柔性電子學(xué)和透明電子學(xué)發(fā)展的促進(jìn)。接著介紹了柔性電子學(xué)和透明電子學(xué)中中的有希望得到廣泛應(yīng)用的材料：非晶銦鎵鋅氧化物(amorphous indium gallium zinc oxide,以下縮寫為α-IGZO)、氧化亞錫(tin monoxide,以下縮寫為SnO)等金屬氧化物半導(dǎo)體和五氧化二鉭(以下用其化學(xué)式Ta2O5)金屬氧化物介質(zhì),其中著重研究了這些材料的歷史發(fā)展和研究情況,包括材料性能以及相關(guān)的應(yīng)用,緊接著引出本文的研究動機(jī)。第2章介紹了常見半導(dǎo)體器件的歷史發(fā)展、工作原理和相關(guān)應(yīng)用,包括薄膜晶體管(thin film transistor,以下用其縮寫TFT)、肖特基勢壘二極管(Schottky barrier diode,以下用其縮寫SBD)和金屬-介質(zhì)-金屬(metal-insulator-metal,以下用其簡稱MIM)二極管。第3章列出了實驗中器件制備和表征的常見方法和設(shè)備,包括襯底清洗、射頻磁控濺射、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、shadow mask、掃描電子顯微鏡、紫外曝光、電子束曝光和干法刻蝕。讀研期間的實驗主要在第4章中介紹,可以分為工藝摸索、器件制備和器件集成三個部分。工藝摸索部分研究了AR-P 5350光刻膠光刻工藝的摸索,IGZO干法刻蝕工藝的摸索,濺射IGZO制備TFT工藝的摸索。器件制備部分詳細(xì)研究了SnO SBD,討論了歐姆電極材料和肖特基電極材料的選擇,探究了不同結(jié)構(gòu)、不同肖特基金屬電極、不同SnO厚度對二極管性能的影響,分析了鋁與SnO接觸的能帶結(jié)構(gòu)。器件制備部分最后研究了了基于Ta2O5的MIM二極管,開關(guān)比可達(dá)l03。在器件集成部分,基于IGZO的二極管與13.56 MHz射頻識別(radio frequency identification,以下用其縮寫RFID)天線被集成到柔性聚酰亞胺襯底上,發(fā)現(xiàn)基于IGZO的二極管能夠整流手機(jī)近場通信(near field communication,以下用其簡稱NFC)發(fā)射出的13.56 MHz無線電,有望為無源RFID標(biāo)簽的邏輯控制部分和記憶存儲部分提供直流電源。第5章為結(jié)論和展望,主要對攻讀碩士學(xué)位三年期間的工作的總結(jié)以及對氧化物半導(dǎo)體器件的后續(xù)研究方向的設(shè)計。論文的結(jié)尾部分主要是論文中的參考文獻(xiàn)、攻讀碩士學(xué)位期間所獲得的心得以及致謝。
[Abstract]:In the first chapter, we first introduce the requirements of wearable devices, flexible displays, transparent screens and other applications, and promote the development of flexible electronics and transparent electronics. Then it introduces the flexible electronics and transparent electronics in hope of widely used materials: amorphous indium gallium zinc oxide (amorphous indium gallium zinc oxide, abbreviated as alpha -IGZO), stannous oxide (tin monoxide, abbreviated as SnO) and other metal oxide semiconductor and five (below two tantalum oxide the chemical formula Ta2O5) metal oxide dielectric, which focuses on the historical development and research situation of these materials, including material properties and related applications, and then leads to the study motivation. The second chapter introduces the common semiconductor device development history, working principle and related applications, including a thin film transistor (thin film transistor, following by the acronym TFT), Schottky (Schottky barrier diode diode with the following abbreviation SBD) and the metal insulator metal (metal-insulator-metal, following the MIM diode). The third chapter lists the common methods and devices for device preparation and characterization in the experiment, including substrate cleaning, RF magnetron sputtering, electron beam evaporation, thermal evaporation, shadow mask, scanning electron microscope, UV exposure, electron beam exposure and dry etching. During the study period, the experiment is mainly introduced in the fourth chapter, which can be divided into three parts: process groping, device preparation and device integration. The fumble of AR-P 5350 photoresist photolithography process, the exploration of IGZO dry etching process and the exploration of TFT process by sputtering IGZO are studied in the process exploration. The device fabrication part has studied SnO SBD in detail, discussed the choice of ohmic electrode material and Schottky electrode material, explored the influence of different structures, different Schottky metal electrodes and different SnO thickness on diode performance, and analyzed the energy band structure of aluminum contact with SnO. In the device part, the MIM diode based on Ta2O5 is finally studied, and the switch ratio is up to L03. The integrated device part, IGZO diode and 13.56 MHz radio frequency identification (radio frequency identification, based on the following abbreviation RFID) antenna is integrated into the flexible polyimide substrate, IGZO diode rectifier to mobile phone based on near field communication (near field communication, with the following referred to as NFC) 13.56 MHz radio emission, is expected to for passive RFID tag logic control part and memory part provides a DC power supply. The fifth chapter is the conclusion and outlook, the main attack design master's degree three years work summary and the oxide semiconductor device in the direction of follow-up study. The end of the paper is mainly the references in the paper, the experience gained during the master's degree and the acknowledgement.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN303

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本文編號：1345426