【摘要】：自從2004年，K. Nomura等人報(bào)道以銦鎵鋅氧化物半導(dǎo)體為有源層的銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管（InGaZnO Thin Film Transistor, IGZO TFT）以來，IGZOTFT就以場效應(yīng)遷移率高（≥10cm2/V·s）、制備工藝簡單、大面積沉積均勻性好、響應(yīng)速度快、可見光范圍內(nèi)透過率高等特點(diǎn)，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前，IGZO TFT被認(rèn)為是顯示器朝著大尺寸、柔性化方向發(fā)展的最有潛力的背板技術(shù)。 在IGZO TFT中，氧空位是載流子的主要來源，然而過多的氧空位會導(dǎo)致有源層內(nèi)部缺陷態(tài)增多，進(jìn)而影響器件的性能。因此，IGZO TFT必須在大氣或者氧氣環(huán)境中，通過退火來消除過多的氧空位，同時(shí)減少有源層內(nèi)部的缺陷。退火后的IGZO薄膜內(nèi)部和表面的氧含量將增大，隨著源漏電極的制備完成，源漏電極的金屬原子很容易與有源層中的氧形成接觸氧化，增大接觸電阻。本文從降低接觸電阻入手，研究源漏電極緩沖層對IGZO TFT性能的影響。具體工作如下： 1、采用氧化鋁作為器件的絕緣層，制備了底柵頂接觸結(jié)構(gòu)的IGZO TFT，，并對器件的有源層厚度進(jìn)行了優(yōu)化，當(dāng)有源層厚度為40nm時(shí)，器件性能最優(yōu);同時(shí)對器件的退火溫度進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)退火溫度為200C時(shí)，制備出了性能較好的IGZO TFT器件，場效應(yīng)遷移率為12.1cm2/V·s； 2、分析了器件源漏電極與有源層之間界面處的接觸電阻對a-IGZO薄膜晶體管性能的影響。器件工作在飽和區(qū)時(shí)，載流子在絕緣層有源層界面處形成導(dǎo)電溝道，此時(shí)溝道電阻相比于接觸電阻可以忽略，總電阻主要取決于器件的接觸電阻，即此時(shí)接觸電阻的大小影響飽和區(qū)的源漏電流，進(jìn)而影響器件的飽和區(qū)場效應(yīng)遷移率。分析了接觸氧化的形成及其對器件性能的影響，以常見的電極材料Al作為源漏電極為例，Al原子向有源層擴(kuò)散，與有源層內(nèi)部或表面的氧在界面處結(jié)合，形成類似氧化鋁的基團(tuán)，這將大大增加源漏電極與有源層之間的接觸電阻； 3、針對接觸氧化導(dǎo)致的器件性能降低，我們提出采用未退火IGZO作為源漏電極與有源層之間的緩沖層，利用未退火IGZO薄膜的內(nèi)部及表面氧含量少、導(dǎo)電性好的特點(diǎn)，避免源漏電極與富氧的有源層直接接觸，可以有效減少接觸氧化，從而提高器件的性能。該方法可以在原位退火之后繼續(xù)使用與有源層相同的材料濺射生長緩沖層，使得在采用矩形靶濺射方式的工業(yè)生產(chǎn)中，制備緩沖層工藝更加簡單。研究發(fā)現(xiàn)插入4nm未退火IGZO緩沖層時(shí)，相對于未采用緩沖層的器件，其飽和區(qū)場效應(yīng)遷移率提高了11.6%，閾值電壓降低了3.8V，器件性能有所提高。
[Abstract]:Since, K. Nomura et al reported in 2004 that the indium gallium zinc oxide thin film transistor (InGaZnO Thin Film Transistor, IGZO TFT) with indium gallium zinc oxide semiconductor as the active layer, IGZOTFT has been prepared with high field effect mobility (鈮

本文編號：2374607