基于態(tài)密度模型的銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管的仿真研究.pdf

1、TFT作為平板顯示的核心器件，是影響顯示效果的關(guān)鍵。利用a-IGZO材料作為有源層的TFT器件與傳統(tǒng)的硅基TFT相比具有制作溫度低、均一性好、透光性強(qiáng)、以及可制作于柔性襯底等諸多優(yōu)勢(shì)，目前是國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文從IGZO材料特性入手建立IGZO-TFT器件模型，對(duì)雙有源層器件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，并分析有源層間的界面問(wèn)題，旨在為雙有源層IGZO-TFT的后續(xù)設(shè)計(jì)和制作提供參考。
　　首先，我們利用MS軟件分別對(duì)ZnO、有氧空

2、位的ZnO、原子交替型和列交替型兩種結(jié)構(gòu)的IGZO材料進(jìn)行了模擬仿真，通過(guò)對(duì)比各種材料的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度，得出了IGZO材料中各類(lèi)原子對(duì)能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的影響。我們發(fā)現(xiàn)IGZO的導(dǎo)帶底主要由金屬原子的s軌道電子貢獻(xiàn)，其中貢獻(xiàn)最大的是In原子的5s2軌道，而Ga原子具有抑制氧空位的能力。同時(shí)由于In的5s2軌道具有球形對(duì)稱(chēng)的特點(diǎn)，IGZO材料對(duì)結(jié)構(gòu)重構(gòu)不具有敏感性。
　　其次，我們基于態(tài)密度模型利用TCAD軟件對(duì)IGZO-TFT進(jìn)行

3、了仿真，同時(shí)與實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模型的正確性。然后我們對(duì)器件進(jìn)行了優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)有源層厚度為20nm、溝道長(zhǎng)度為30μm、絕緣層厚度為60nm的IGZO-TFT器件具有較好的器件性能。最后給出了實(shí)際的工藝結(jié)構(gòu)圖。
　　最后，我們基于以上模型對(duì)雙有源層IGZO-TFT進(jìn)行了模擬仿真，研究了有源層厚度變化，及有源層間界面位置對(duì)器件性能的影響。在理想情況下，我們得到了閾值電壓Vth=-0.89V、亞閾值擺幅SS=0.27、開(kāi)關(guān)