溶液法制備氧化鉿介電層及其在薄膜晶體管中的應(yīng)用.pdf

1、隨著集成電路的發(fā)展，芯片的集成度越來越高，導(dǎo)致芯片中場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特征尺寸逐漸減小。當(dāng)傳統(tǒng)的硅基晶體管的工藝節(jié)點(diǎn)達(dá)到0.13μm時(shí)，二氧化硅（SiO2）介電層的厚度將減小到2.5 nm。隨著集成度的進(jìn)一步提高，SiO2介電層的厚度將小于2 nm，此時(shí)電流隧穿效應(yīng)引起的漏電流將使場(chǎng)效應(yīng)晶體管無法正常工作。目前，為了解決這個(gè)問題，可以通過改變場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)或使用高k材料替代二氧化硅。薄膜晶體管（TFT）是場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一種，是液晶顯示器

2、（LCD）和有機(jī)發(fā)光顯示器（OLED）中的核心元件，本文將以TFT為例來探究溶液法制備的高k介電層對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的影響。
　　在眾多高k材料中，氧化鉿（HfOx）具有較高的介電常數(shù)（25）和較大的禁帶寬度（5.8 eV），適合作為TFT的介電層材料。本文采用溶液法在硅片上制備出不同退火溫度的氧化鉿薄膜，并通過原子力顯微鏡（AFM），傅里葉紅外光譜（FT-IR）和X射線光電子能譜（XPS）等對(duì)不同退火溫度下的氧化鉿薄膜進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)

3、發(fā)現(xiàn)，退火溫度為500℃的氧化鉿薄膜表現(xiàn)出較好的絕緣特性，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度為4.5 MV/cm時(shí)，漏電流密度仍低于1×10-9 A/cm2。為了驗(yàn)證溶液法制備的氧化鉿薄膜可以應(yīng)用于薄膜晶體管中，通過磁控濺射技術(shù)制備了氧化銦鋅（IZO）溝道層，集成了完整的TFT器件。通過測(cè)試IZO-HfOx薄膜晶體管的電學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化鉿薄膜的退火溫度為500℃時(shí)薄膜晶體管的性能最好，其操作電壓為5 V，場(chǎng)效應(yīng)遷移率為36.9cm2/V s，閾值電壓為1.8