【摘要】：薄膜晶體管(Thin Film Transistor,TFT)是組成有源有機(jī)發(fā)光二極管和液晶顯示器的重要組成部分。近年來,以非晶銦鎵鋅氧化物為代表的透明非晶氧化物半導(dǎo)體成為下一代液晶顯示技術(shù)控制元件的首選者。本文重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面對(duì)非晶銦鎵鋅氧薄膜晶體管進(jìn)行研究。薄膜晶體管的有源層和介質(zhì)層之間的缺陷態(tài)是制約器件性能的重要參數(shù),因此,本論文首先仿真分析帶尾態(tài)缺陷、深能級(jí)缺陷和界面電荷對(duì)薄膜晶體管性能的影響。結(jié)果表明,帶尾態(tài)缺陷影響器件的開態(tài)特性;深能級(jí)缺陷影響器件的亞閾值區(qū);界面電荷從Qf=1.0E11增加至Qf=4.0E12時(shí),器件由增強(qiáng)型轉(zhuǎn)換為耗盡型。因此在實(shí)際制備工藝過程中應(yīng)優(yōu)化工藝條件,盡可能降低有源層和介質(zhì)界面處的缺陷態(tài)密度,改善薄膜的成膜質(zhì)量。介質(zhì)層的介電常數(shù)同樣是影響器件性能的重要參數(shù),本文設(shè)計(jì)了不同介電常數(shù)的介質(zhì)層,并主要以高介電常數(shù)材料為主,對(duì)非晶銦鎵鋅氧薄膜晶體管的性能進(jìn)行研究和分析,研究中同時(shí)考慮了材料之間的界面特性,引入疊層結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了SiO2/高K介質(zhì)的疊層結(jié)構(gòu)作為柵介質(zhì)層的方案;對(duì)疊層結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行了優(yōu)化,分析柵介質(zhì)層厚度對(duì)器件性能的影響。除此之外,有源層的厚度也會(huì)對(duì)器件性能產(chǎn)生影響,因此本文也對(duì)有源層的厚度進(jìn)行了優(yōu)化,從而使器件的性能進(jìn)一步得到提升。通過上述優(yōu)化分析,當(dāng)器件溝道長度為30 um,采用厚度參數(shù)為30/50 nm的SiO2/HfO2疊層結(jié)構(gòu)作為柵介質(zhì)層,有源層厚度則優(yōu)化為120 nm,此時(shí),器件獲得了最佳的綜合性能:電流開關(guān)比達(dá)到108,閾值電壓為0.6V,場(chǎng)效應(yīng)遷移率為13.5cm2/v.s�；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu),模擬雙柵非晶銦鎵鋅氧薄膜晶體管在不同模式下的性能。通過比較不同模式下器件特征參數(shù)的曲線圖,分析發(fā)現(xiàn)短路連接模式使得器件性能最優(yōu),底接觸模式次之,最后是頂接觸模式。同時(shí),與單柵薄膜晶體管相比較,當(dāng)溝道長度減小至4 um時(shí),單柵器件的閾值電壓偏移較大,出現(xiàn)短溝效應(yīng);而雙柵器件的閾值電壓只在一定范圍內(nèi)浮動(dòng),能夠有效的抑制短溝效應(yīng)。本文的最后通過Athena工藝軟件模擬雙柵薄膜晶體管的工藝流程,證實(shí)了制備雙柵薄膜晶體管的可行性。
【圖文】：

圖 1.1 不同厚度 IGZO 的透過率物半導(dǎo)體的研究進(jìn)展F. Wager 等人[5-6]分別在 Science 等權(quán)威雜志上發(fā)表了以 ZnO膜晶體管（TAOS TFT，Transparent Amorphous Oxide Semic并首次提出透明電子學(xué)的概念。近年來，由于其優(yōu)秀的特性工業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前幾種主流的 TFT 性能參數(shù)比較如表表 1.1 幾種主流的 TFT 技術(shù)性能指標(biāo)參數(shù)比較管 非晶硅 多晶硅 非溫度 ~250℃ ~500℃ R2/V.s） < 1 50 ~ 200 好 差

南京郵電大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文 第一章 緒論于 Kengi、Nature 雜志。Hosono 團(tuán)隊(duì)制作的器件場(chǎng)效應(yīng)遷移率達(dá)到約 14 cm2V-1s-1,比常規(guī)的氫化非晶硅 TFT 高一個(gè)數(shù)量級(jí)之多。他的研究成果引發(fā)了科技工作者對(duì)氧化物半導(dǎo)體材料的研究熱潮[15,16]，比如 In2O3[17],InZnO(IZO)[18],In-Ga-Zn-O(IGZO)[19-21],Zn-Sn-O(ZTO)[22,23]。1.3.2 a-IGZO 薄膜的電子輸運(yùn)特性a-IGZO 屬于 n 型半導(dǎo)體，，對(duì)于非晶態(tài)的 IGZO 材料具有不遜于其在晶體結(jié)構(gòu)時(shí)的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，是 a-IGZO 諸多特性中顯得尤為重要的一個(gè)。這使得 IGZO 材料可以在非晶態(tài)時(shí)可以達(dá)到較高的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，從而即具備高遷移率又具備了優(yōu)秀的均一性等優(yōu)勢(shì)。之所以具備這些優(yōu)勢(shì)，，可以從 IGZO 化合物的電子結(jié)構(gòu)中得到答案。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN321.5

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本文編號(hào)：2572270