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垂直结构氧化锌薄膜晶体管制备与特性解析专 业： 微电子学与固体电导 师： 王东兴

教授研究生： 焦兵兵年 级： 2009级课题研究目的及意义1ZnO薄膜晶体管研究现状2前期工作及后期工作安排4ZnO薄膜晶体管介绍及内容3研究中遇到的问题及解决方法56

预期达到的目标一、课题研究目的和意义••显示技术是现代人类社会的智慧之窗、文明之窗，而薄膜晶体管(TFT)则被誉为现代显示技术的“粮食”。随着信息时代的到来，显示器件正加速向平板化、节能化的方向发展，以薄膜晶体管（TFT）作为有源阵列驱动器件的显示器，成为众多平板显示技术中的佼佼者。••一、课题研究目的及意义加工温度低工艺过程简单成本低可以在柔性衬底上制备OTFT晶体管优点迁移率较低（一般1cm2/V·s）处于非晶硅TFT

的水平寿命低严重的老化问题。缺点•。•一、课题研究目的及意义透明氧化物薄膜晶体管加工温度低迁移率比非晶硅晶体管高一个数量级以上带隙宽可见光范围透光率达到80%以上室温易于制备柔性衬底上制备优点本文研究垂直结构的Al/ZnO/Ag/ZnO/Al晶体管，测试输出特性及转移特性，分析出迁移率、阈值电压及开关比。垂直结构ZnO薄膜晶体管比现今顶栅结构和底栅结构简单，沟道长度短,电子传输快。一、课题研究目的及意义二、ZnO薄膜晶体管研究现状1009080706050403020100迁移率ZnO日本

IZO(Fortunato)ZnO西安交通ZnO上海大学ZnO复旦大学1.00E+

079.00E+

068.00E+

067.00E+

066.00E+

065.00E+

064.00E+

063.00E+

062.00E+

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060.00E+

00电流开关比ZnO日本IZO(Fortunato)ZnO西安交通ZnO上海大学ZnO复旦大学国内外薄膜晶体管迁移率及电流开关比的现状三、ZnO薄膜晶体管介绍及研究内容ZnO二极管垂直结构ZnO薄膜晶体管ZnO薄膜晶体管介绍ZnO薄膜底栅结构ZnO薄膜顶栅结构三、ZnO薄膜晶体管介绍ZnO薄膜晶体管介绍研究内容1、制备MSM结构的ZnO薄膜二极管及性能分析基片温度、O2/Ar比、薄膜表面处理、功率、退火2、制备垂直结构的ZnO薄膜晶体管及性能分析三、ZnO薄膜晶体管介绍及研究内容四、前期工作及后期工作安排前期工作制备Au/ZnO/Al

(MSM)结构的ZnO工艺条件溅射功率192w氧气流量13.6sccm氩气流5.2sccm镀膜时间30分钟伏安特性曲线伏安特性曲线前期工作制备Au/ZnO/Al

(MSM)结构的ZnO工艺条件溅射功率192w氧气流量13.6sccm氩气流量5.2sccm镀膜时间30minH2O2处理20min四、前期工作及后期工作安排前期工作制备Cu/ZnO/Al

(MSM)结构的ZnO工艺条件，伏安特性曲线溅射功率192w氧气流量13.6sccm氩气流5.2sccm镀膜时间30min与Au/ZnO/Al二极管，正向电流电流差不多但反向电流要大一个数量级。四、前期工作及后期工作安排伏安特性曲线离子水处理，各时间10min失效原因：去离子水中水分子进入ZnO界面，在吸附界面形成间断或连续的水膜，加电条件下水分子电离成离子流，电离不断加剧，表面漏电流增大，最后失效。四、前期工作及后期工作安排前期工作制备Cu/ZnO/Al

(MSM)结构的ZnO工艺条件溅射功率192w氧气流量13.6sccm氩气流5.2sccm镀膜时间30min用丙酮、酒精、去伏安特性曲线前期工作制备Ag/ZnO/Al

(MSM)结构的ZnO工艺条件功率为214.85w氧气流量2.4sccm氩气流量5.2sccm溅射时间30min四、前期工作及后期工作安排伏安特性曲线前期工作制备Ag/ZnO/Al

(MSM)结构的ZnO工艺条件功率为214.85w氧气流量2.4sccm氩气流量5.2sccm溅射时间30min基片温度300℃四、前期工作及后期工作安排改善二极管反向电流，使得电流大小在10-6A左右；无光照时，根据伏安曲线，确定势垒高度

ΦB和理想因子n；无光照时和365nm波长光照下的光电流曲线，确定光生电流大小；制备垂直结构的ZnO薄膜晶体管根据输出特性(VDS-IDS)，漏电流是否具有良好的截止和饱和特性根据转移特性(GDS-IDS)，确定迁移率及阈值电压VT，漏电流开关比。后期工作二极管 三极管四、前期工作及后期工作安排工作进度a、2010年9月-11月，收集国内外关于有氧化锌的资料，并进行整理归类，确定实验方案；b、2010年12月-2011年5月，确定最佳工艺条件，制备MSM结构的氧化锌紫外探测器，测试伏安特性；c、2011年5月-2011年10月制备垂直的氧化锌薄膜晶体管，测量输出特性、转移特性；d、2011年11月-2012年3月，撰写论文。四、前期工作及后期工作安排五、研究中遇到的问题及解决方法问题一：制备出表面平整的、缺陷少的、c轴取向性好的氧化锌薄膜是个难点，因为工艺条件衬底基片温度、氧压比、退火、沉积时间等，会影响到氧化锌薄膜的厚度，表面特性，确定工艺参数难。加强理论知识储备，以理论指导实践，通过大量实验，确定最佳薄膜工艺条件。问题二：制备垂直氧化锌薄膜晶体管。中间夹层

Ag，作为栅极，根据三极管放大原理，漏源之间加电压，电子要从源极漂移到漏极期间要穿过栅电极Ag，所以Ag不易太厚，但太薄不易与氧化锌薄膜形成肖特基接触。栅电极Ag厚度是个难点。制备垂直结构的氧化锌薄膜晶体管，中间的Ag夹层通过