a-IGZO TFT制備工藝和性能的研究.pdf

1、薄膜晶體管(TFT)作為平板顯示的核心組成部分，任何有源矩陣的平板顯示都依賴于TFT的控制和驅(qū)動(dòng)。目前應(yīng)用于顯示器的開關(guān)元件仍為非晶硅TFT、多晶硅TFT等，但隨著大尺寸液晶顯示器和有源有機(jī)發(fā)光二極管的發(fā)展，這些TFT已經(jīng)很難滿足要求。近年來，非晶氧化物半導(dǎo)體TFT受到了廣泛的關(guān)注，尤其是透明非晶銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管(a-IGZOTFT)，具有載流子遷移率高、穩(wěn)定性及均勻性好等方面的優(yōu)勢，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。本論文主要研究了a-I

2、GZOTFT中有源層的制備條件（如氧分壓、工作壓強(qiáng)、功率以及靶距）等對(duì)器件性能的影響。
　　(1)采用磁控濺射方法，并結(jié)合掩膜技術(shù)，在不同氧分壓下制備了a-IGZOTFT，研究了氧分壓對(duì)a-IGZOTFT性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著氧分壓的增大，TFT性能變化較大，這主要是由于a-IGZO有源層中載流子濃度變化引起的。當(dāng)氧分壓為7.47％時(shí)，器件性能表現(xiàn)最佳，其場效應(yīng)遷移率為4.44cm2·V-1·s-1，亞閾值擺幅為2.1V/dec

3、ade，電流開關(guān)比大于105。
　　(2)研究了a-IGZO有源層濺射壓強(qiáng)對(duì)a-IGZOTFT性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著壓強(qiáng)的增大，a-IGZOTFT性能總體呈現(xiàn)先變好后變差的規(guī)律，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)由于氬離子與靶材粒子發(fā)生碰撞造成了這種結(jié)果。
　　(3)制備a-IGZOTFT器件的過程中，將a-IGZO有源層的濺射功率設(shè)定為50W、60W、70W和80W，制備一組a-IGZOTFT器件，研究了濺射功率對(duì)a-IGZOTFT性能的

4、影響，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著濺射功率的增大，器件的性能有一個(gè)先變好后變差的總體趨勢，這是由于當(dāng)濺射功率增大時(shí)，IGZO薄膜沉積的速率加快，會(huì)導(dǎo)致氧空位增多，同時(shí)IGZO薄膜中的共價(jià)鍵結(jié)合得到改善，優(yōu)化了其內(nèi)部擴(kuò)展態(tài)的分布。隨著濺射功率的進(jìn)一步增大，濺射速率也會(huì)進(jìn)一步加快，粒子到達(dá)基底表面之后來不及遷移到表面更穩(wěn)定的格點(diǎn)，會(huì)形成很多團(tuán)簇狀的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致a-IGZOTFT性能變差。當(dāng)濺射功率為70W時(shí)，器件性能最好。
　　(4)制備a-I

5、GZOTFT器件過程中，a-IGZO有源層的制備設(shè)定不同靶距，研究了靶距對(duì)a-IGZOTFT性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著靶距的增大，器件的性能有一個(gè)先變好后變差的總體趨勢。當(dāng)靶距較小時(shí)，二次電子的輻射比較嚴(yán)重，影響了a-IGZO薄膜的成膜質(zhì)量。而靶距過大時(shí)，靶材粒子同其它粒子碰撞的次數(shù)增多，到達(dá)基底時(shí)的能量太小，使得成膜質(zhì)量較差，從而造成a-IGZOTFT性能變差。當(dāng)靶距為4.5cm時(shí)，a-IGZOTFT場效應(yīng)遷移率為0.56cm2·V