氧化物IZO薄膜晶体管

1、复旦大学硕士毕业论文答辩复旦大学硕士毕业论文答辩SiO2 2薄膜的制备及性能研究薄膜的制备及性能研究 3IZO薄膜的制备及性能研究薄膜的制备及性能研究 2IZO-TFT的制备及性能研究的制备及性能研究 4结论与展望结论与展望 5研究背景研究背景 11. 研究背景研究背景平板化、大型化、高清晰度平板化、大型化、高清晰度 1. 研究背景研究背景薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT）a-Si TFT 场效应迁移率低场效应迁移率低(FE1 cm2V-1s-1)不透明，开口率不透明，开口率80%iii No.30靶材制备的靶材制备的IZO薄膜更加平整，且在薄膜更加平整，且在PO2=510-2 Pa时具有时具有

2、106 cm的电阻率，可应的电阻率，可应用于用于TFT沟道层沟道层2. IZO薄膜的制备和性能研究薄膜的制备和性能研究SiO2 2薄膜的制备及性能研究薄膜的制备及性能研究 3IZO薄膜的制备及性能研究薄膜的制备及性能研究 2IZO-TFT的制备及性能研究的制备及性能研究 4结论与展望结论与展望 5研究背景和研究内容研究背景和研究内容 1脉冲等离子沉积脉冲等离子沉积SiO2实验参数实验参数 靶材靶材石英玻片石英玻片本底压强本底压强210-3 Pa氧气压强氧气压强2.03.010-2 Pa工作电压工作电压-15 kV工作电流工作电流5 mA脉冲频率脉冲频率2 Hz温度和时间温度和时间室温室温 20

3、 min 3. SiO2薄膜的制备和性能研究薄膜的制备和性能研究(1) 表面形貌表面形貌 Rms： 35.7 nmRa： 32.8 nmRp-v： 58.2 nm3. SiO2薄膜的制备和性能研究薄膜的制备和性能研究(2) 电学性能电学性能 -10-8-6-4-2024681018202224PO2=2.410-2 PaPO2=2.610-2 PaC (nF/cm2)V (V)PO2=2.810-2 Pa3. SiO2薄膜的制备和性能研究薄膜的制备和性能研究MIM结构结构2.02.22.42.62.83.01401451501551601651701751801853.703.753.803.

4、853.903.954.00Relative dielectric constantPO2 (10-2Pa) Thickness (nm) 3. SiO2薄膜的制备和性能研究薄膜的制备和性能研究(2) 电学性能电学性能 C=0rS/d 300400500600700800900020406080100Transmission (%)Wavelength (nm) PO2=2.4x10-2 Pa PO2=2.6x10-2 Pa PO2=2.8x10-2 Pa3. SiO2薄膜的制备和性能研究薄膜的制备和性能研究(3) 光学性能光学性能 i 室温室温PPD制备的制备的SiO2薄膜平整性与非晶薄膜平

5、整性与非晶IZO相比较差相比较差ii SiO2薄膜在一定氧压范围内具有介电性能，在薄膜在一定氧压范围内具有介电性能，在PO2=2.810-2Pa时，时，r=3.92iii SiO2薄膜具有很好的透明性，薄膜具有很好的透明性，Ta%80%3. SiO2薄膜的制备和性能研究薄膜的制备和性能研究(4) 小结小结 SiO2 2薄膜的制备及性能研究薄膜的制备及性能研究 3IZO薄膜的制备及性能研究薄膜的制备及性能研究 2IZO-TFT的制备及性能研究的制备及性能研究 4结论与展望结论与展望 5研究背景和研究内容研究背景和研究内容 1顶栅结构顶栅结构TFT的制备流程的制备流程 4. IZO-TFT的制备和

6、性能研究的制备和性能研究IZOAl S/DSiO2Al GateIZOAl S/DSiO2Al Gatetop view4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究源漏电极源漏电极Al2O3陶瓷掩模陶瓷掩模 4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究器件结构器件结构顶栅顶栅 & 底栅底栅沟道层沟道层No.30 target氧气压强氧气压强4610-2 Pa绝缘层绝缘层SiO2氧气压强氧气压强2.810-2 Pa电极电极Al温度温度室温室温 实验参数：实验参数： 4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(1) IZO沟道层对器件性能的影响沟道层对器件性能的影

7、响 IZO编号编号IZO-AIZO-BIZO-C氧分压氧分压( (10-2 Pa) )4.05.06.0器件编号器件编号TFT-ATFT-BTFT-C结构结构顶栅顶栅W/L500/1004. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究02468100100200300400500 VGS=5V VGS=4V VGS=3V VGS=2V VGS=1VIDS ( A)VDS (V)TFT-A02468100102030 VGS=5V VGS=4V VGS=3V VGS=2V VGS=1VIDS ( A)VDS (V)TFT-B02468100.00.51.01.5 VGS=5V VGS=4V

8、VGS=3V VGS=2V VGS=1VIDS ( A)VDS (V)TFT-C4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(1) IZO沟道层对器件性能的影响沟道层对器件性能的影响 器件编号器件编号TFT-ATFT-BTFT-C饱和情况饱和情况IDS (A)( (VGS=5V,VDS=10V) )301.24. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(1) IZO沟道层对器件性能的影响沟道层对器件性能的影响 顶栅顶栅底栅底栅W / L=400m / 40m 4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(2) 结构对器件性能的影响结构对器件性能的影响 024681012

9、141618200123 VG=-1 VVG= 1 VVG= 3 VVG= 5 VVG= 7 VIDS ( A)VDS (V)输出特性输出特性-505101510-910-810-710-610-50123VDS=10 VIDS (A)IDS1/2 (10-3A1/2)VGS (V) 转移特性转移特性4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(2) 结构对器件性能的影响结构对器件性能的影响 0510152005101520 IDS / A VDS / VVGS = 10 VVGS = 8 VVGS = 6 VVGS = 4 VVGS = 2 VVGS = 0 V输出特性输出特性-4-

10、2024681010-810-710-610-510-40246VDS = 12 V IDS1/2 (10-3A1/2)IDS (A)VGS (V) 转移特性转移特性4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(2) 结构对器件性能的影响结构对器件性能的影响 IDS (A)(VGS=8V,VDS=8V)FE(cm2V-1s-1)Ion/IoffVth(V)12A4.081030.530.19103-2.52(-)2OXDSGSthW CIVVL4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(2) 结构对器件性能的影响结构对器件性能的影响 2)(2thGSiDSVVLWCI顶栅顶栅

11、底栅底栅4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(2) 结构对器件性能的影响结构对器件性能的影响 i IZO沟道层主要影响沟道层主要影响TFT饱和情况及饱和电流大小。饱和情况及饱和电流大小。在氧气压强为在氧气压强为510-2 Pa下制备的沟道层，下制备的沟道层，TFT具具有最优的输出特性曲线有最优的输出特性曲线ii 器件结构对性能影响明显，由于具有更加平整的器件结构对性能影响明显，由于具有更加平整的 沟道层沟道层-绝缘层界面，顶栅结构绝缘层界面，顶栅结构TFT具有更大的场效具有更大的场效应迁移率应迁移率4. IZO-TFT的制备和性能研究的制备和性能研究(3) 小结小结 SiO2

12、2薄膜的制备及性能研究薄膜的制备及性能研究 3IZO薄膜的制备及性能研究薄膜的制备及性能研究 2IZO-TFT的制备及性能研究的制备及性能研究 4结论与展望结论与展望 5研究背景和研究内容研究背景和研究内容 1结论：结论：(1)室温室温DCMS法制备的法制备的IZO薄膜为非晶结构，表面平整，薄膜为非晶结构，表面平整，透明性优良，具有氧压调控的电阻率，可应用于透明性优良，具有氧压调控的电阻率，可应用于TFT沟道层；沟道层；直流磁控溅射金属靶制备直流磁控溅射金属靶制备a-IZO国内外国内外 都未都未见报道见报道(2) 室温室温PPD制备了制备了SiO2薄膜，透明性良好，薄膜，透明性良好，r=3.92；PPD法制备法制备SiO2薄膜在国内外都未见报道薄膜在国内外都未见报道(3) IZO沟道层主要影响沟道层主要影响TFT饱和情况及饱和电流大小；饱和情况及饱和电流大小；由于薄膜表面平整度的影响，顶栅由于薄膜表面平整度的影响，顶栅TFT具有更高的场具有更高的场效应迁移率；效应迁移率；提出了器件结构对性能影响的解释提出了器件结构对性能影响的解释5. 结论与展望结论与展望(4) 优化实验参数，制备出了性能优良的优化实验参数，制备出了性能优良的TFT:FE = 4.08 cm2V-1s-1 ,Vth = 0.5V。器件制备过程中使用器件制备过程中使用到