銦錫鋅氧化物薄膜晶體管的制備與特性研究.pdf

1、薄膜晶體管作為像素開關(guān)被廣泛應(yīng)用于液晶顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管及電子紙等平板顯示和柔性顯示中。由于顯示器在視角、響應(yīng)速度、屏幕尺寸、對比度及功耗等方面的要求逐漸提高，對薄膜晶體管的要求也更高了。近7年來，ITZOTFT憑借遷移率高、亞閾值擺幅小等優(yōu)點(diǎn)成為研究的熱點(diǎn)，并被期待在顯示領(lǐng)域成為核心元件，但目前國內(nèi)對ITZO TFT的研究報(bào)道較少，制備工藝及工藝參數(shù)還在探索中。射頻磁控濺射技術(shù)制備的薄膜均勻、重復(fù)性好，還沒有發(fā)現(xiàn)用該技術(shù)系統(tǒng)研究I

2、TZO TFT性能的相關(guān)報(bào)道。本文采用此技術(shù)在室溫下硅襯底上制備以ITZO為有源層的TFT，研究了工藝參數(shù)及有源層厚度對器件電學(xué)性能和穩(wěn)定性的影響，其中，ITZO靶的靶材比例為In2O3∶ SnO2∶ ZnO=88∶10∶2 wt％。
　　(1)研究了濺射功率對ITZO TFT電學(xué)性能的影響，功率變化范圍為50-80W。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:功率太低時(shí)，不利于ITZO TFT電流開關(guān)比的提高;而功率太高則會造成TFT的關(guān)電流太大，器件失效

3、。當(dāng)濺射功率為60 W時(shí)，ITZO TFT的關(guān)電流值最小為10-10A、電流開關(guān)比為105。
　　(2)在壓強(qiáng)分別為0.4、0.6、0.8、1.0 Pa時(shí)制備了ITZO TFT，研究濺射氣壓對器件性能的影響。隨著氣壓的增大，ITZO TFT的遷移率逐漸降低、負(fù)向閾值電壓先減小后增大，這是由載流子濃度和界面缺陷密度兩方面因素共同決定的。0.6 Pa是制備ITZO TFT較為理想的沉積氣壓。
　　(3)采用氧分壓分別為12％、1

4、7％、19％制備了ITZO TFT。隨著氧分壓的增大，TFT的閾值電壓由負(fù)值變?yōu)檎?、遷移率先增大后減小。當(dāng)氧分壓為17％時(shí)，器件的綜合電學(xué)特性最好:遷移率大小為6.28 cm2/Vs、電流開關(guān)比高于105、亞閾值擺幅僅為0.60 V/decade。
　　(4)研究了ITZO TFT的電學(xué)性能在不同厚度有源層影響下的變化規(guī)律。采用最優(yōu)的工藝參數(shù):濺射功率60 W、濺射氣壓0.6 Pa、氧分壓17％，ITZO厚度分別為16、25、3

5、6、45、55 nm。隨著厚度的增加，TFT的遷移率先上升后下降，而閾值電壓呈現(xiàn)出相反的變化趨勢;除有源層厚度為16 nm的TFT外，其它厚度對應(yīng)TFT的電流開關(guān)比均高于105、亞閾值擺幅都在0.8 V/decade以下。
　　(5)對器件的穩(wěn)定性做了初步研究，研究對象是不同有源層厚度的ITZOTFT，條件是在大氣氛圍中靜置20天。通過測試電學(xué)特性發(fā)現(xiàn):有源層為16nm的器件輸出特性最差;36nm對應(yīng)的器件閾值電壓漂移達(dá)到12.5

6、1 V;而55 nm的ITZO TFT閾值電壓漂移只有1.07 V，穩(wěn)定性較好。
　　將ITZO TFT在60℃空氣氛圍中加熱360 s后發(fā)現(xiàn):有源層厚度為45、55 nm的ITZO TFT的遷移率提高了3倍多，幾乎達(dá)到初始水平;閾值電壓略有增大;亞閾值擺幅變化不大，均在0.8 V/decade以下。由此得出:增加有源層厚度可以削弱空氣和水分對TFT造成的侵蝕、提高器件在空氣中的穩(wěn)定性;加熱可以有效地抑制空氣對器件造成的不良影響同