本文選題：薄膜晶體管 + 非晶氧化銦鎵鋅��； 參考：《山東大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：近十幾年來,薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點,并且得到了廣泛的應(yīng)用,它將有望成為下一代顯示器的驅(qū)動元件。隨著新型半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)及相關(guān)研究工作的深入,進(jìn)一步提升了基于新材料的薄膜晶體管的研究價值。本論文主要研究兩種基于新型半導(dǎo)體材料的薄膜晶體管：基于具有極大研究價值的n型半導(dǎo)體材料——非晶氧化銦鎵鋅(amorphous indium gallium zinc oxide, a-IGZO) TFT和基于具有巨大潛力的p型半導(dǎo)體材料——氧化亞錫(SnO)TFT。(1)具有優(yōu)良性能的a-IGZO TFT的制備及工藝摸索基于大量關(guān)于a-IGZO TFT的文獻(xiàn)調(diào)研,綜合比較不同課題組所選用的器件結(jié)構(gòu)、具體材料及器件性能,并結(jié)合本實驗室自身的設(shè)備條件及特色,最終選擇了底柵結(jié)構(gòu)的制備工藝：首先選用摻雜高濃度的p型硅片(Si)作為器件的襯底,同時也作為器件的柵電極；然后通過熱氧化的方法在硅片上生長一層結(jié)構(gòu)致密的二氧化硅(SiO2)作為器件的絕緣層；然后利用磁控濺射工藝在SiO2上沉積一層a-IGZO作為有源層；最后使用電子束蒸發(fā)儀在a-IGZO上生長金屬鈦(Ti)作為源電極和漏電極。由于Si襯底摻雜均勻且SiO2表面極其平整,所以制備所得的器件具有很好的穩(wěn)定性和重復(fù)性�；谝陨辖Y(jié)構(gòu),本文分別研究了有源層(a-IGZO)厚度、后期熱退火處理和后期封裝處理對于a-IGZOTFT性能的影響。后期熱退火處理是使樣品處于高溫的環(huán)境中進(jìn)行烘烤,a-IGZO中的晶格振動在周圍的環(huán)境中吸收熱量而得到增強(qiáng),而晶格振動會一定程度地增加原子排列的有序性,減少缺陷數(shù)目,使有效載流子數(shù)目增加,從而改善了器件性能。后期封裝處理技術(shù)對于器件性能的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面通過將器件與外界影響因素隔離來提高器件的穩(wěn)定性；另一方面是通過改善封裝材料與有源層的接觸界面的狀況來提高器件性能。本文還研究了有源層厚度對于器件性能的影響,隨著有源層厚度的降低(5nm),器件性能急劇惡化,不再受到柵極電壓的調(diào)控作用,但是通過綜合利用后期熱退火和后期封裝技術(shù),實現(xiàn)了超薄a-IGZOTFT性能的極大改善。除此之外,本文還介紹了基于a-IGZO的電雙層(Electric double layers, EDL) TFT的制備工藝,研究了電解質(zhì)濃度對EDLTFT電學(xué)性能的影響。最終可以使得器件在極低的電壓(1V)條件下開啟。(2)制備氧化亞錫晶體管與工藝摸索基于最新的文獻(xiàn)調(diào)研,并考慮實驗室的設(shè)備條件,選用了底柵結(jié)構(gòu)制備Sn0TFT,基本步驟如下：選用康寧7059玻璃作為襯底,在清洗干凈的襯底上采用電子束蒸發(fā)的工藝生長雙層金屬鈀／鈦(Pd/Ti)作為柵電極,然后利用磁控濺射的工藝生長一層Ta2O5作為絕緣層,有源層SnO的生長同樣是利用磁控濺射的工藝,最后采用電子束蒸發(fā)在有源層上生長Pd金屬作為源、漏電極。在以上結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,本文分別研究了柵極結(jié)構(gòu)、Ta205性能及源、漏電極材料選擇對于器件性能的影響。選用雙層金屬作為器件的柵極可以很好地解決測試時扎針困難的問題,通過退火改善Ta205的絕緣性對于器件性能至關(guān)重要。選擇高功函數(shù)的金屬鈀作為源、漏電極可以最大可能的實現(xiàn)歐姆接觸,從而優(yōu)化器件性能。
[Abstract]:In recent years, the thin film transistor (Thin Film, Transistor, TFT) has become a research hotspot, and has been widely used, it is expected to become the driving element of the next generation of display. With the appearance of new semiconductor materials and related research, to further enhance the value of the new material for the thin film transistor based on this paper mainly studies two kinds of thin film transistor model based on semiconductor materials, has great research value of the N type semiconductor material - amorphous indium gallium zinc oxide (amorphous indium gallium zinc based on oxide, a-IGZO TFT) and P type semiconductor material with great potential based on tin oxide (SnO) TFT. (1) the preparation process and the excellent performance of a-IGZO TFT a-IGZO TFT found a large number of literature research based on the comprehensive comparison of different device structures research group selected, specific Material and device performance, combined with the laboratory equipment conditions and characteristics, finally chose the bottom gate structure of the preparation process: first choose the P type silicon doped with high concentration (Si) as a device substrate, but also as the gate electrode of the device; and a layer of dense silica growth on silicon wafer by the method the thermal oxidation (SiO2) as an insulating layer of the device; then using magnetron sputtering to deposit a layer of a-IGZO on the SiO2 as the active layer; the growth of titanium in a-IGZO using electron beam evaporation instrument (Ti) as a source electrode and a drain electrode. The Si and SiO2 doped substrate surface is extremely smooth, so business the device prepared has good stability and repeatability. Based on the above structure, this paper studies the active layer (a-IGZO) thickness, post thermal annealing and post processing package for the performance of a-IGZOTFT. Ring. Post thermal annealing is the sample in the baking temperature environment, the lattice vibration of a-IGZO in the environment of heat absorption is enhanced, and the lattice vibration will be improved to a certain extent ordered atomic arrangement, reduce the number of defects, the effective carrier number increase, thereby improving the performance of the device effect of post processing technology for packaging. The device performance is mainly manifested in two aspects: on the one hand through the isolation device and the external influence factors to improve the stability of the device; on the other hand is to improve the packing material and the condition of contact interface source layer to improve the performance of the device. This paper also studied the effects of active layer thickness on the the performance of devices, with the decrease of active layer thickness (5nm), the performance of the device is no longer a sharp deterioration of the gate voltage regulation, but through the comprehensive utilization after thermal annealing And post packaging technology, realizes the greatly improved performance of ultra-thin a-IGZOTFT. In addition, this paper also introduces the a-IGZO electric double layer (Electric double layers EDL, based on the preparation process of TFT), studied the effect of electrolyte concentration on the electrical properties of EDLTFT. Finally makes the device in low voltage (1V) under the condition of opening. (2) the preparation of stannous oxide transistor and process to explore the latest research based on literature, and consider the equipment in the laboratory conditions, the bottom gate structure was prepared by Sn0TFT, the basic steps are as follows: 7059 using Corelle glass as substrate, the growth of double metal palladium / titanium process by electron beam evaporation at clean the substrate (Pd/Ti) as a gate electrode, and then growing a layer of Ta2O5 as insulating layer by magnetron sputtering technology, active layer growth of SnO is to use the same technology of magnetron sputtering, finally by electron beam evaporation at The active layer growth of Pd metal as the source and drain electrodes. Based on the above structure, this paper studies the structure and property of Ta205 gate, source, drain material selection effect on device performance. By using double metal as the device gate can tie pin difficult problem solved well when tested by Ta205 improvements the insulation performance of the device for annealing. It is very important to choose high work function metal palladium as the source, drain ohmic contact can be achieved the maximum possible, so as to optimize the performance of the device.

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN321.5

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本文編號：1763675