銦鎵鋅氧薄膜晶體管的制備及其性能研究.pdf

1、近年來，氧化物半導體薄膜晶體管在電子工業(yè)領域的應用越來越廣泛。隨著顯示技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的以非晶硅為主體的晶體管器件已經不能滿足現有顯示技術的需求，而IGZO-TFT(銦鎵鋅氧薄膜晶體管)的出現，很好的解決了這一難題。由于IGZO的導電輸運通道主要是由相鄰金屬原子之間球對稱分布的s軌道相互重疊而形成的，所以即使是非晶狀態(tài)，也能使IGZO-TFT薄膜晶體管保持良好的工作性能。而且，IGZO薄膜的非晶特性意味著能在較低溫度下制備晶體管，以

2、上特性非常有利于實現透明的柔性顯示器。
　　本論文采用射頻磁控濺射法制備IGZO薄膜，通過X射線衍射（XRD）和能量散射譜（EDS）分析薄膜結構情況，并以 IGZO薄膜為有源層材料制備了薄膜晶體管。文中討論了薄膜的工藝優(yōu)化和器件的結構調整對提高薄膜晶體管的性能的影響，本文的主要內容如下：
　　本文對薄膜工藝的改進方面進行了探索，在帶有二氧化硅覆蓋層的硅片上生長IGZO薄膜，首先研究了退火氣氛對IGZO-TFT性能的影響，實驗

3、發(fā)現在空氣中退火的TFT器件性能最佳。其次，在對退火溫度的討論中，發(fā)現450oC下退火的晶體管展現出了良好的開關特性和穩(wěn)定的飽和電流，遷移率高達到了4.23 cm2 V-1s-1。此外，研究表明有源層更薄的TFT器件整體性能比較好，因為隨著有源層厚度的降低，內部的電子散射現象降低，溝道等效電阻減小。另外隨著溝道寬長比W/L的增大，TFT性能是逐漸提升的。
　　實驗還比較了用不同金屬材料（Au、Cu、Al）作為源漏電極對器件性能的影

4、響。研究表明，Cu和Al作電極較容易被氧化，使其接觸電阻增大，從而導致TFT性能弱于Au電極的TFT器件性能。對使用不同絕緣層的IGZO-TFT的結果表明， SiNx明顯優(yōu)于SiO2，這歸功于SiNx能使電介質層與溝道層之間陷阱濃度降低。本文還研究了退火對 TFT器件性能的影響，發(fā)現退火可以使 TFT器件的遷移率從1.48 cm2 V-1s-1上升到15.8 cm2 V-1s-1。XPS能譜分析結果表明退火能降低薄膜內部的氧空位缺陷濃度