關于TFTThinfilmtransistor（TFT）:薄膜晶體管原理類似于MOS晶體管，區(qū)別在于MOS是憑借反型層導電，TFT憑借多子的積累導電。a）BG結構c）DG結構常見TFT結構：底柵結構（BG）、頂柵結構（TG）和雙柵結構a）BG結構c）DG結構b）TG結構圖一.常見的TFT結構BG特點：金屬柵極和絕緣層可同時作為光學保護層，避免產生光生載流子，影響電學穩(wěn)定性，通常在最上層加一層鈍化層以減少外界干擾。TG特點：可以通過改善光刻工藝降低成本。但要加保護層，防止背光源照射到有源層，產生光生載流子，影響電學性能。DG特點：可通過調節(jié)背柵電壓來調整閾值電壓C'.；,），增加了器件的閾值穩(wěn)定性。彌補了BG和TG的缺點。有報道稱一二，和CG成反比關系，而雙柵結構的CG=CBG+CTG，所以DG結構有較好的閾值穩(wěn)定性。表征TFT性能的參數(shù)：1） 閾值電壓r<■.：決定了器件的功耗，閾值越小越好。2） 遷移率-、：表征器件的導電能力。3） 開關電流比IOn/IOff:表征柵極對有源層的控制能力。4） 亞閾值擺幅S:漏極電流減小一個數(shù)量級所需的柵壓變化，表征TFT的開關能力。TFT的發(fā)展：主要是溝道材料的變化：J氫化非晶硅 多晶硅 刊金屬氧化物（ZnO和a-IGZO）表1為以上材料的性能對比：■Kt非K建、黃晶醒屈非晶IGZC?檢惟蚌比非㈱戰(zhàn)制作工芝魁K-sootRT刁妍遷移的V-s）<150-2001-50均一性好由憤電岸S9暮3Qkhr>50V<05V<IV可靠性￡好集成電堵不可以可以可以只示摸?式LULVOLLDLCUflJLED心地1現(xiàn)E=Pfi|)rr成本儼itA./M?/?性偈由表1可以看出，非晶Si：遷移率較低，不透明，禁帶寬度低，光照下不穩(wěn)定。多晶Si:有較高的遷移率，但均勻性差，難大面積制備性質均勻的薄膜。金屬氧化物：有較高的遷移率，可見光透過率高，禁帶寬度高，穩(wěn)定性好。金屬氧化物ZnO和IGZO由于較高的遷移率和透光性，成為現(xiàn)階段器件中主流的溝道材料。IGZO和ZnO的性質：純凈的金屬氧化物是不導電的，ZnO和IGZO的導電是在制備過程中會產生元素空位，ZnO中既有Zn空位，又有O空位，呈弱n型半導體性質，這一性質決定了ZnO作為溝道層時在負壓下閾值有較大的偏移，而IGZO主要以氧空位為主，呈強n型半導體性質，溝道層中幾乎沒有空穴，這使得IGZO在負壓下有較好的閾值穩(wěn)定性。較低的缺陷密度有助于改善開關特性。IGZO和ZnO性質的對比：圖二.不同退火溫度下IGZO和玻璃基板上ZnO的可見光透過率表2.IGZO和ZnO的電學性能比較場敕應遷移率/Uw/V*；?）開美電流比狷值電亞閾值系數(shù)/F./V(V/dcc)ZnOTFT[Jy]212X10421I.21I(；ZOTFT:^]28?1爐3,2556除此之外，IGZO還有更好的彎曲穩(wěn)定性，在柔性器件上也有很好的應用前景。IGZO由于有較高的遷移率、開關電流比；較低的閾值電壓、亞閾值擺幅和較好的穩(wěn)定性，成為新型TFT溝道材料的研究熱點：IGZO材料的幾種主流制備手段：脈沖激光沉積（PLD）：工藝參數(shù)：1）靶材組成2）淀積溫度3）氧分壓。固定靶材組成時，提高氧分壓可以提高IGZO的遷移率。2）和3）相同時，靶材含氧量高也會提高遷移率，PLD大面積沉積時面臨均勻性挑戰(zhàn)。磁控濺射沉積：工藝參數(shù)：1）濺射功率2）靶材組分3）等離子體的組成大的濺射功率會使載流子濃度，氧空位含量，遷移率和透光率提高。同理，靶材組成對上述參數(shù)也會有影響，濺射過程中，在Ar氣體中摻入H2和O2也會改變器件性能原子層淀積（ALD）：工藝特點：前驅體是飽和化學吸附，保證生成大面積均勻性的薄膜可生成極好的三維保形性化學計量薄膜，作為臺階覆蓋和納米孔材料的涂層可輕易進行摻雜和界面修正可以沉積多組份納米薄片和混合氧化物薄膜生長可在低溫（室溫到400度）下進行固有的沉積均勻性，易于縮放，可直接按比例放大可以通過控制反應周期數(shù)簡單精確地控制薄膜的厚度，形成達到原子層厚度精度的薄膜對塵埃相對不敏感，薄膜可在塵埃顆粒下生長排除氣相反應可廣泛適用于各種形狀的基底不需要控制反應物流量的均一性影響IGZO性能的因素：1.有源層厚度：影響透過率，影響器件類型（增強型變耗盡型：表面態(tài)的影響，有源層薄時載流子被表面態(tài)俘獲，溝道電阻較大，不導電，當厚度變大時表面態(tài)俘獲多子后會有剩余載流子導電，所以層耗盡型）厚度增加時，載流子遷移率先增大后減小是由于開始時載流子離開表面，界面態(tài)的影響變小，隨后的增加是由于載流子的散射幾率增加所致。亞閾值擺幅隨厚度的變化是由于有源層缺陷態(tài)的增加，被束縛的電荷量增加，導致柵壓對有源層的控制能力減弱。表3.不同厚度有源層IGZO-TFT性能的比較ICiZOljMil加m場洶應遼榜率/ih/crnVs'1財V電說JI?無比.S'/V/dccade]61LI4.22.SXLO7023315.62.3xl0T0.54412,S-0.1mi”O(jiān)S2,退火溫度對TFT性能的影響表4.不同退火溫度下IGZO-TFT的退火前后性能參數(shù)比較樣」li峭號MFrii SA.10%4fTIO41AInn1'/nflf10-VV/dec*dcA0,9。4.92L60-88g1.5A200T退火Q.ElD.76137.2Itg1,534擇i.s1.1J.G2.8BSOO珥火1J01.4IS7-026Cl.W1加1.62.6337.4caoor退火4M-1.54LI576.5D1.844.48】.81.82.09.QDM0r退火44.4^0.12L54Q7057E0.951.632.7L23.0<0退火5S.J-3.295J4533000J4退火后表面缺陷密度降低，遷移率增加，局部原子重排列結合力增強。通過退火可以修復有源層和溝道界面的缺陷，降低電荷陷阱密度，抑制載流子被體缺陷和界面缺陷的俘獲效應；退火也可以減弱薄膜內部的應力場，材料內部的晶界和缺陷得到抑制；同時退火對柵極絕緣層/有源層界面、有源層/源漏電極以及有源層內氧含量有較大的影響，熱能作用下，氧離子會從有源層向絕緣層產生擴散，從而對溝道區(qū)氧空位造成的體缺陷和界面態(tài)濃度起到調制作

用；退火還可以使溝道附近的載流子和可移動離子的流向及濃度產生影響。退火氣氛對IGZO-TFT性能的影響在不同的氣氛下退火會使IGZO得化學組成發(fā)生略微改變，從而影響器件性能。表5.N2和02氣氛下退火前后的化學組成Atomw/oarmealitigAnnealinginNiAnnealing.inOjOh48.65L252.6Zn2p2.92.6S.6In3dlt).lS.993GaJd3037.234.0退火可以改變IGZO中氧的存在形式：1）與金屬結合的氧離子2）氧空位，提供薄膜導電的載流子3）在薄膜表面結合較弱的0H跟離子、碳酸根離子和吸附02。圖三.不同退火氣氛下的方塊電阻4,氧氣含量對IGZO-TFT性能的影響（制備過程中02流量）氧氣含量主要會影響IGZO溝道層的活性。晶格缺陷氧空位會產生電子導電，在氧氣含量較高的時候，氧空位減少，導電性變差。表6,不同氧含量下器件性能zrID-3cmVs'1VmVSV/dccflileAznW7ALcrID"AJO5A4面皿54】.63.54.57-KB3皿32.21.76.02SCNANANA0.D044.0fl.Ol5.器件結構對TFT性能的影響SiOx間Gait*St(n+*)（b）圖四.不同溝道結構IZGO-TFT

表7.不同溝道結構TFT的電學性能Samples1 II III肉e(cm2/Vs)4.0DL743.65S{V/dec}0.6D2.620.87SM]S.7B17.4011.67和口叫dff5