顶栅 IGZO TFT研究现状 迟世鹏 2013/7/8.

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1 顶栅 IGZO TFT研究现状 迟世鹏 2013/7/8

2 主要内容 顶栅IGZO TFT 栅介质 沟道保护层 IGZO薄膜厚度 双沟道 光照 自对准工艺 Al反应法

3 顶栅IGZO TFT Single-crystalline IGZO TFT μsat=80cm2/V s
Amorphous IGZO TFT μsat=8.3cm2/V s (a)Thin-Film Transistor Fabricated in Single-Crystalline Transparent Oxide Semiconductor (b)Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors

4 栅介质 SiNx/SiNx SiO2/SiO2 (a)SiO2与SiNx双层栅介质,第一层栅 介质作为保护层和IGZO刻蚀掩膜
有好的抗水渗透性 SiO2/SiO2 SiO2/SiNx Top-Gate Staggered a-IGZO TFTs Adopting The Bilayer Gate Insulator for Driving AMOLED

5 沟道保护层 (a)低温工艺(200℃)制作的顶栅 (b) SiO为沟道保护层,避免生长SiO2时
IGZO TFT ,SiO2层作为刻蚀阻挡层 (b) SiO为沟道保护层,避免生长SiO2时 对IGZO沟道表面造成损伤；SiO采用 真空蒸镀法生长,SiO2采用射频溅射 法生长 (a) 2.2-inch QQVGA AMOLED driven by low temperature top-gate a-IGZO TFT (b)Top-gate amorphous IGZO thin-film transistors with a SiO buffer layer Inserted between active channel layer and gate insulator

6 IGZO薄膜厚度 开启电压Von随IGZO薄膜厚度的增大往 负向漂移,原因是有源层为n型掺杂,器 件关断需加负偏压耗尽沟道中的载流子,
(a) TFT 结构示意图 开启电压Von随IGZO薄膜厚度的增大往 负向漂移,原因是有源层为n型掺杂,器 件关断需加负偏压耗尽沟道中的载流子, 减薄有源层,可降低单位面积载流子浓度, 所需的负偏压减小.随着沟道厚度减小,TFT 性能得到改善. (b) 各电学参数随IGZO薄膜厚度的变化 Effects of Active Thickness in Oxide Semiconductor TFTs

7 双沟道 IGZO-1/IGZO-2厚度均为 20nm. IGZ0-1(In:Ga:Zn=2:1:2)
IGZO-2(In:Ga:Zn=2:2:1) (a)IGZO/ZnO 双沟道,IGZO 厚度为沟道总厚度的10% (b)IGZO-1/IGZO-2 双沟道 Electrical properties of top-gate oxide thin-film transistors with double-channel layers

8 光照 (a) IGZO TFT结构示意图,光从顶部入射 (c) 光照下负偏应力Vg=-20V,转移特性曲线
随时间的变化 (c) 负偏应力Vg=-20V,转移特性曲线随时间的变化 Light Response of Top Gate InGaZnO Thin Film Transistor

9 自对准 (b) H扩散法 (a) Ar等离子体处理法 (c) Al反应法 (d) 离子注入法
图中是四种减小自对准顶栅IGZO TFT源/漏区电阻的方法

10 自对准 —Al反应法 退火后Al扩散进入IGZO S/D区, 作为施主提供电子,增加载流子 浓度,降低S/D区电阻
(b) Al在S/D区IGZO中的分布 退火后Al扩散进入IGZO S/D区, 作为施主提供电子,增加载流子 浓度,降低S/D区电阻 (a) 工艺流程图 High Mobility Self-Aligned Top-Gate Oxide TFT for High-Resolution AM-OLED