非晶氧化物薄膜晶體管金屬電極的研究.pdf

1、非晶氧化物薄膜晶體管(TFTs)，特別是非晶銦鎵鋅氧薄膜晶體管(a-IGZO TFTs)被普遍認為可替代傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFTs)而用于下一代包括有源液晶顯示（AMLCD）和有源有機電致發(fā)光顯示(AMOLED)等在內(nèi)的平板顯示器。為了適應即將到來的量產(chǎn)需求，仍有許多與非晶氧化物薄膜晶體管制備工藝相關的問題值得深入研究，其中就包括a-IGZO TFTs電極材料與工藝的研究與開發(fā)。
　　A-IGZO薄膜易被各種酸堿等

2、化學溶液腐蝕的特點導致在當前研究中多采用刻蝕阻擋層結構，這無疑將大大增加制造成本；另一方面，在大尺寸顯示領域，盡量降低TFT電極線的電阻也是一個不容回避的問題。本文以實驗為基礎并結合理論分析針對以上問題開展了比較深入的研究工作。
　　首先，進行了a-IGZO TFTs源漏電極材料的比較研究及相應的器件制程開發(fā)。為了確定能夠滿足背溝道刻蝕型a-IGZO TFTs制造要求的源漏電極材料，對多種金屬材料（鋁、銅、鈦、鉭、鉻等）的濕法刻蝕

3、性質進行了細致的研究，重點考察了不同金屬薄膜在不同刻蝕液中的濕法刻蝕速率以及與a-IGZO薄膜的刻蝕選擇比。隨后基于上述實驗結果進行了a-IGZO TFTs的制程開發(fā)，通過一系列工藝優(yōu)化最終成功采用全濕刻工藝制備出了背溝道刻蝕型 a-IGZO TFTs，并表現(xiàn)出了較好的電學性能（μFE=6.0 cm2/Vs，Vth=2.5 V，S.S.=1.8 V/decade, Ion/Ioff>106）和電學穩(wěn)定性。上述研究成果可望在低成本小尺寸平

4、板顯示器件中得到應用。
　　此外，還嘗試將低電阻率金屬-銀應用于a-IGZO TFTs的源漏電極和柵電極。研究發(fā)現(xiàn)濃度為200 g/L的硝酸鐵溶液作為銀電極的刻蝕液，擁有較快且可控的銀刻蝕速率（約270 nm/min），同時在此過程中還能較好的保護下方的a-IGZO半導體層。在對Al2O3、Y2O3、ZrO2、TiO2、Ta2O5五種氧化物絕緣薄膜的粘附性特性、光學特性以及成膜速率等進行比較的基礎上，最終確定Al2O3與TiO2薄

5、膜適合作為銀柵電極下層緩沖層。上述兩者中 Al2O3薄膜具有對可見光透過性高的優(yōu)點而TiO2則具有成膜速率快和粘附性更強的優(yōu)點，因此具體選擇可根據(jù)實際需要而定。另外，實驗發(fā)現(xiàn)采用低功率與高功率成膜相結合的雙層柵絕緣層結構可有效減少柵絕緣層氧化硅薄膜濺射沉積過程中對銀柵電極造成的等離子體傷害并可顯著改善由此產(chǎn)生的前溝道界面粗糙問題。最后，在上述研究結果的基礎上進行工藝整合制備出了全銀電極a-IGZO TFTs(BCE)并獲得了較好的電學特