顶栅 IGZO TFT研究现状 迟世鹏 2013/7/8.

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顶栅 IGZO TFT研究现状 迟世鹏 2013/7/8

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

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

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

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

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

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

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

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

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