本文關(guān)鍵詞：非晶氧化物薄膜晶體管熱穩(wěn)定性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,非晶銦鎵鋅氧(amorphous indium gallium zinc oxide,a-IGZO)薄膜晶體管(Thin Film Transistors,TFTs)因具有較高的場效應(yīng)遷移率、優(yōu)良的大面積成膜均一性、高透光率及可常溫制備等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注,被普遍認為是傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFTs)的替代品之一。然而其在器件的制作流程和器件工作物理機制兩方面仍有待更深入的研究�；诖�,本論文開展了基于N型硅基板的TFT器件的熱穩(wěn)定性研究,深入探討了TFT的有源層含氧量以及保護鈍化層對器件電學(xué)特性和熱穩(wěn)定性的影響,同時也成功地開發(fā)出了具有良好熱穩(wěn)定性的基于光刻技術(shù)的a-IGZO TFTs,這對于即將量產(chǎn)的a-IGZO TFTs具有重要的參考作用。主要的研究內(nèi)容歸納如下:首先,我們采用射頻磁控濺射鍍膜技術(shù)在硅片上成功的制備出了特性良好的未加保護層的a-IGZO TFT器件,并且以此為基礎(chǔ)研究了濺射工藝條件中氬氣與氧氣流量比例對IGZO薄膜及其TFT器件性能,特別是熱穩(wěn)定性的影響。研究表明,隨著氧氣流量從無到有逐漸增加,IGZO薄膜的沉積速率降低,薄膜表面粗糙度有變大趨勢;對應(yīng)的TFT器件的電學(xué)特性在氬氣與氧氣的流量比為30:1時達到最優(yōu)化,而后隨著氧流量的增大,器件特性明顯惡化。研究了四種不同氧流量的器件在298K到398K范圍內(nèi)五中不同溫度下器件的熱穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明,器件在高溫下,隨著氧流量的增加,器件的轉(zhuǎn)移特性曲線都向負漂,而且隨著氧流量的增加,這種負漂越明顯,這說明隨著氧流量的增加,器件的熱穩(wěn)定性變差。其次,我們研究了在30:1的氬氣與氧氣流量比情況下,加不同厚度保護層a-IGZO TFT器件的熱穩(wěn)定性。經(jīng)過比較研究,發(fā)現(xiàn)保護層厚度變化對器件的電學(xué)特性以及溫度穩(wěn)定有具有重大影響。在有保護層的情況下,背溝道與空氣中的水、氧隔離,器件在低溫下的熱穩(wěn)定性大為改善,而且隨著保護層厚度的增加,這種改善作用越明顯。但當(dāng)測試溫度超過473K時,各種保護層厚度的器件的轉(zhuǎn)移特性都急劇惡化,分析認為這是由于有源層半導(dǎo)體在高溫下本征激發(fā)產(chǎn)生了大量本征載流子。我們提出了一個關(guān)于保護層厚度與溫度對于器件熱穩(wěn)定性影響的定性理論模型,結(jié)合該模型和實驗結(jié)果我們得出如下結(jié)論:在低溫下(低于473K)保護層越厚,器件的熱穩(wěn)定性越好;高溫下(高于473K),a-IGZO層發(fā)生本征激發(fā),器件變得不穩(wěn)定。上述結(jié)論可以作為a-IGZO TFT器件實際應(yīng)用時選擇合適保護層厚度及工作條件的理論依據(jù)。最后,我們還進行了基于光刻工藝的a-IGZO TFTs的工藝開發(fā)、優(yōu)化以及熱穩(wěn)定性的研究。實驗發(fā)現(xiàn)柵絕緣層厚度對器件特性有較大影響,降低絕緣層厚度有利于改善器件的亞閾值擺幅;同時,良好的絕緣層的表面狀態(tài)對于器件電學(xué)特性也有顯著改善。實驗中還發(fā)現(xiàn)在有源層沉積結(jié)束后不立即圖形化,繼續(xù)沉積源漏電極層,會形成良好的歐姆接觸,避免了因有源層圖形化過程殘留在表面的污染物而造成的短路現(xiàn)象。在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上進行工藝整合制備出了鉭電極a-IGZO TFTs并獲得了較好的電學(xué)特性與熱穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：氧化物半導(dǎo)體 薄膜晶體管 熱穩(wěn)定性 氧空位 保護層 本征激發(fā)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN321.5
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 引言13
• 1.2 薄膜晶體管13-18
• 1.2.1 薄膜晶體管發(fā)展歷程13-15
• 1.2.2 薄膜晶體管工作原理15-16
• 1.2.3 主流TFT技術(shù)16-18
• 1.3 a-IGZO TFT技術(shù)及其研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3.1 a-IGZO材料特性19-22
• 1.3.2 a-IGZO TFT研究熱點22-23
• 1.4 本文研究意義與內(nèi)容23-25
• 第二章 TFT器件的制作及表征方法25-34
• 2.1 a-IGZO TFT器件的制備25-29
• 2.1.1 磁控濺射26
• 2.1.2 電子束蒸鍍26-27
• 2.1.3 圖形化工藝27-29
• 2.2 薄膜晶體管的特性表征29-33
• 2.2.1 薄膜的表征29-30
• 2.2.2 薄膜晶體管器件特性的表征30-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第三章 不同含氧量的IGZO薄膜及其器件的熱穩(wěn)定性研究34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 不同含氧量的IGZO薄膜34-37
• 3.2.1 不同含氧量IGZO單膜的表面形貌35-36
• 3.2.2 不同含氧量IGZO單膜的氧元素分析36-37
• 3.3 不同含氧量a-IGZO TFT器件的熱穩(wěn)定性研究37-42
• 3.3.1 四種TFT常溫下的轉(zhuǎn)移特性37-39
• 3.3.2 四種TFT高溫下的轉(zhuǎn)移特性39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 不同保護層厚度的A-IGZO TFT熱穩(wěn)定性研究43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 不同保護層厚度的a-IGZO TFT器件制備43-45
• 4.3 不同保護層厚度的器件的熱穩(wěn)定性45-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 基于光刻工藝的A-IGZO TFT的制備與研究51-62
• 5.1 引言51
• 5.2 基于光刻圖形化的五道掩模版a-IGZO TFT制程51-53
• 5.3 工藝優(yōu)化53-57
• 5.3.1 對柵極絕緣層的工藝優(yōu)化54-55
• 5.3.2 對半導(dǎo)體材料與電極接觸特性優(yōu)化55-57
• 5.4 基于玻璃基板的a-IGZO TFT器件特性57-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-65
• 6.1 內(nèi)容總結(jié)62-63
• 6.2 工作展望63-65
• 參考文獻65-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的研究成果72-75

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 盧宗先;咪唑在氮氣中的熱穩(wěn)定性及其應(yīng)用[J];電子工藝技術(shù);1997年02期

2 劉偉峰;陳月霞;孫志英;;PVDF熱穩(wěn)定性的測定及影響因素研究[J];信息記錄材料;2013年04期

3 宋海云;史鐵鈞;鄒燕;;錫摻雜量對介孔氧化鋯材料相結(jié)構(gòu)的影響[J];硅酸鹽通報;2007年04期

4 屈新萍,茹國平,李炳宗,C.Detavernier,R.Van Meirhaeghe;Ni/Pd/Si固相反應(yīng)及NiSi熱穩(wěn)定性增強研究[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2002年11期

5 趙昕;張萬榮;金冬月;謝紅云;付強;張東暉;劉波宇;周永強;;改善多指HBT熱穩(wěn)定性的非均勻指間距技術(shù)[J];微電子學(xué);2011年04期

6 林俊鴻;程賢u&;吳耿云;;聚吡咯熱穩(wěn)定性的改善及其在電容器中的應(yīng)用[J];電子元件與材料;2008年12期

7 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張彤;吳文健;張學(xué)驁;錢斯文;;有機光致變色材料的熱穩(wěn)定性改進技術(shù)研究進展[A];2008全國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2008年

2 彭朝榮;陳竹平;汪秀英;周雪梅;;LDPE/EEA復(fù)合體系電熱性能的研制[A];第6屆輻射研究與輻射工藝學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

3 胡逸民;龔云卿;戴華;;稀土對三元催化劑熱穩(wěn)定性的影響[A];中國稀土學(xué)會第四屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

4 王家明;褚霞;劉正平;鐘錫暢;;離子摻雜效應(yīng)對二氧化鋯熱穩(wěn)定性的影響[A];2001’全國機動車排氣和工業(yè)廢氣催化治理學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2001年

5 陳天蛋;陳紅光;陳航榕;汪霖;施劍林;;La摻雜對Pd/γ-Al_2O_3催化膜熱穩(wěn)定性的改性[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

6 袁春紅;王錫昌;陳舜勝;曲映紅;福田裕;今野久仁彥;;幾種主要淡水魚肌球蛋白異構(gòu)體的熱穩(wěn)定性和功能性的季節(jié)變化[A];2010年中國水產(chǎn)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2011年

7 向翠麗;鄒勇進;褚海亮;邱樹君;徐芬;孫立賢;;殼聚糖-二氧化硅生物相容復(fù)合材料的制備及熱力學(xué)研究[A];中國化學(xué)會成立80周年第十六屆全國化學(xué)熱力學(xué)和熱分析學(xué)術(shù)會議論文集[C];2012年

8 李寧;陸翠云;許冬生;韓毓旺;;氧化鈮負載對HZSM-5熱穩(wěn)定性的影響[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第11分會場摘要集[C];2010年

9 楊偉;崔春翔;孫繼兵;李林;吳瑞國;;Sm_3(Fe,M)_(29)(M=V,Cr)化合物熱穩(wěn)定性的研究[A];2005年中國固體科學(xué)與新材料學(xué)術(shù)研討會專輯[C];2005年

10 劉向榮;王彩霞;王俊紅;;配合物RE(C_(10)H_9N_2O_4)_3·nH_2O的熱穩(wěn)定性及抑菌活性[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會無機與配位化學(xué)分會場論文集[C];2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 蔡桂鵬;聚酰胺6，聚碳酸酯/熱穩(wěn)定性蒙脫土納米復(fù)合材料的阻燃性質(zhì)研究[D];山東大學(xué);2010年

2 熊焱松;半導(dǎo)體納米晶超晶格結(jié)構(gòu)的化學(xué)調(diào)控及熱穩(wěn)定性的研究[D];清華大學(xué);2013年

3 游淳;11家族木聚糖酶的熱穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)特征的關(guān)聯(lián)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

4 田健;計算機輔助分子設(shè)計提高蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2011年

5 李才明;β-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶在枯草桿菌中的分泌表達及其熱穩(wěn)定性研究[D];江南大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魏建平;多硝基二苯乙烯類化合物的合成[D];南京理工大學(xué);2015年

2 涂承君;耐高溫AgAl-Al_2O_3金屬陶瓷薄膜制備、熱穩(wěn)定性及其光學(xué)特性研究[D];南京理工大學(xué);2015年

3 陳曉萌;紅蕓豆清蛋白的提取及功能性研究[D];山西大學(xué);2015年

4 武志峗;基于定向進化方法改進鹵醇脫鹵酶HheC的熱穩(wěn)定性[D];電子科技大學(xué);2015年

5 王亞莉;鈀負載型二氧化硅材料的熱穩(wěn)定性及水汽穩(wěn)定性研究[D];西安工程大學(xué);2015年

6 張夢如;植物細胞質(zhì)抗壞血酸過氧化物酶1（APX1）的熱穩(wěn)定性改良[D];云南師范大學(xué);2015年

7 單彬;高品質(zhì)不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝研究[D];青島科技大學(xué);2015年

8 顧艷哲;不溶性硫磺的制備及熱穩(wěn)定性研究[D];華東理工大學(xué);2015年

9 黃卓笑;表面深滾處理對鈦、鎳表面完整性的影響及其熱穩(wěn)定性[D];華東理工大學(xué);2015年

10 苗森;基于生鮮馬乳加工特性的穩(wěn)定因素研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：非晶氧化物薄膜晶體管熱穩(wěn)定性的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：384950