TFT的工作原理介紹

3TFTLCD工作原理

TFT-“ThinFilmTransistor”，即薄膜晶體管圖象如何產(chǎn)生？顯示屏由許多可以發(fā)出任意顏色的光線的象素組成，只要控制各個(gè)象素顯示相應(yīng)的顏色就能達(dá)到目的了。在TFTLCD中一般采用背光技術(shù)，為了能精確地控制每一個(gè)象素的顏色和亮度就需要在每一個(gè)象素之后安裝一個(gè)開關(guān)，TFT在LCD的生產(chǎn)過程中即充當(dāng)一個(gè)類似開關(guān)的元件。4SideView

Gate：Ti，Al，Ti，做柵極電極，之所以要做三層，是考慮膜間的stress及adhesionG-SiNx：絕緣柵，介質(zhì)層a-Si：H：氫化非晶硅，有源層，TFT打開時(shí)作為溝道N+a-si:使源漏與a-Si形成良好的歐姆接觸S/D:源漏，底層Al，上層Ti，做兩層的目的與gate層相同P-SiNx：passivation,保護(hù)層，或者叫鈍化層ITO：氧化銦錫，透明導(dǎo)電薄膜，導(dǎo)電及透光率良好。GlassGlassGateMetalDepositionGatePatterningSiNxDepositiona-SiDepositionn+a-SiDepositionActivePatterningDataMetalDepositionDataMetalPatterningn+a-SiEtchSiNxDepositionViaHolePatterningITODepositionPixelPatterningPixelDataPassivationSiNxn+a-Sia-SiGateinsulatorSiNxGateViahole6TFT的結(jié)構(gòu)TFT實(shí)際上為一種MIS結(jié)構(gòu)（metal-insulator-semiconductor）→7

薄膜晶體管實(shí)際上是一種絕緣柵型場效應(yīng)管，當(dāng)柵極施以正電壓時(shí)，柵極在絕緣層中產(chǎn)生垂直于表面的電場（相當(dāng)于電容器），電力線由柵極指向半導(dǎo)體表面，并在表面處產(chǎn)生感應(yīng)電荷，當(dāng)繼續(xù)增加電壓達(dá)到閥值電壓（開啟電壓）時(shí)，源漏間加上電壓就會(huì)有載流子通過。MIS結(jié)構(gòu)我們以金屬-絕緣層-P型半導(dǎo)體相接觸討論當(dāng)柵極施加電壓為負(fù)時(shí)，P型半導(dǎo)體中的空穴被吸引到IS界面處（半導(dǎo)體內(nèi)），此時(shí)界面處的載流子類型與半導(dǎo)體體內(nèi)相同，稱為載流子的積累。耗盡

注意此時(shí)Ei>Ef,Ef更接近價(jià)帶（空穴）表明表面處空穴濃度仍然大于電子濃度反型當(dāng)禁帶中央能量Ei降到Ef以下，這是Ef更接近于導(dǎo)帶，說明電子的濃度已超過空穴的濃度，由于P型半導(dǎo)體內(nèi)部多數(shù)載流子為空穴，表面處的多子與體內(nèi)相反，所以定義為反型。閥值電壓Vth定義---當(dāng)表面處的電子濃度與空穴濃度相當(dāng)時(shí)，此時(shí)加在金屬上的電壓即叫開啟電壓（閥值電壓）

MIS→MOSFET（MISFET）分析完MIS結(jié)構(gòu)，我們就可以展開MOSFET的討論了，因?yàn)門FT實(shí)際上與MOSFET的結(jié)構(gòu)極為類似，區(qū)別在于用a-Si:H替代兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。柵極電壓Vgs對(duì)Id的控制當(dāng)柵極懸空或Vgs=0V時(shí)柵極懸空時(shí)，漏極和源極之間未形成導(dǎo)電溝道13

此時(shí)溝道未形成，即使源漏間加上電壓，也只有很少的漏電流通過14

當(dāng)柵極加上電壓時(shí)15通過柵極和襯底間的電容作用，將靠近柵極下方的P型半導(dǎo)體中的空穴向下方排斥，出現(xiàn)了一薄層負(fù)離子的耗盡層，但數(shù)量有限，不足以將源漏連接起來。16進(jìn)一步增加VGS柵極電壓較強(qiáng)，在靠近柵極下方的P型半導(dǎo)體表層中聚集較多的電子，可以形成溝道，將漏極和源極溝通。各種MOS場效應(yīng)管類型

了解了MOSFET的工作方式，再看看a-Si:HTFT就比較容易理解了

非晶硅的特性制作容易（溫度低）玻璃基板成本低（多晶硅需要特制玻璃或）取材容易，成本低開/關(guān)電流比大容易大面積化22轉(zhuǎn)移特性曲線（）23輸出特性曲線（）

↓小結(jié)MOSFET依靠兩個(gè)背靠背的PN結(jié)實(shí)現(xiàn)關(guān)斷，而因?yàn)閍-Si:H的遷移率非常低（~），導(dǎo)致電導(dǎo)率很低，關(guān)態(tài)下由此產(chǎn)生兩方面影響：一、關(guān)態(tài)漏電流很低（類似兩個(gè)背靠背的