氧化物薄膜晶體管的制備與研究.pdf

1、薄膜晶體管是一種以沉積形成的絕緣體,半導(dǎo)體,金屬薄膜組成的場效應(yīng)晶體管器件。而薄膜晶體管液晶顯示器和有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管的驅(qū)動電路的核心部件就是薄膜晶體管。而傳統(tǒng)的非晶硅存在著載流子遷移率較低,光敏性強(qiáng)的問題;多晶硅TFT用于大面積制作工藝復(fù)雜,所需的溫度較高,成本高,因此難以在更廣闊的范圍內(nèi)應(yīng)用。近些年來,氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管異軍突起,在這方面的研究取得了很大的進(jìn)展,其在均勻性,遷移率,穩(wěn)定性等方面都有著明顯的優(yōu)勢,顯示出了巨大的

2、應(yīng)用前景。
　　本文采空直流磁控濺射方式制備了In2O3,ZnO薄膜,同時結(jié)合掩膜制備了薄膜晶體管器件,從溝道層厚度,氧氬比方面對薄膜晶體管的性能進(jìn)行了優(yōu)化。研究的內(nèi)容主要包括以下三個方面:
　　采用超高真空磁控濺射設(shè)備在 Si/SiO2襯底上制備了In2O3薄膜,然后利用 X射線衍射儀,掃描電子顯微鏡,紫外-可見分光光度計對樣品進(jìn)行了測量。找出了制備結(jié)構(gòu)缺陷密度小,晶粒趨向性好的最佳生長工藝條件:室溫,濺射功率為38W,氧

3、氬比為10:30,濺射氣壓為2Pa,在此條件下制備的薄膜表面平整,在可見光區(qū)具有高的透過率,可以用來制備薄膜晶體管。
　　在優(yōu)化 In2O3薄膜制備條件的基礎(chǔ)上,采用厚度分別為10,40,70,100nm厚度的In2O3薄膜作為薄膜晶體管的溝道層,采用底柵式頂接觸結(jié)構(gòu)制備器件。實驗結(jié)果表明,我們制備的器件在溝道層的厚度為10nm時,器件的性能達(dá)到最佳,器件在飽和區(qū)的場效應(yīng)遷移率為6.2cm2v-1s-1,閾值電壓為2.5V,開關(guān)電

4、流比為106,亞閾值擺幅為4V/dec。
　　通過控制濺射時間,我們制備了非晶態(tài)的In2O3薄膜晶體管,與多晶態(tài)的In2O3薄膜晶體管相比,非晶態(tài)的有著更平滑致密的溝道層表面,非晶態(tài)為增強(qiáng)型,而多晶態(tài)的為耗盡型,非晶態(tài)與晶態(tài)相比有著更好的電學(xué)性能。
　　最后,我們利用磁控濺射制備了底柵式頂接觸式結(jié)構(gòu)的ZnO薄膜晶體管,所制備的器件隨著不同的氧氬比而表現(xiàn)出不同的電學(xué)性能,實驗表明,隨著氧氣含量的增高,由于ZnO的電阻率的增高,