非晶氧化物薄膜晶體管金屬電極的研究.pdf

1、非晶氧化物薄膜晶體管(TFTs)，特別是非晶銦鎵鋅氧薄膜晶體管(a-IGZO TFTs)被普遍認(rèn)為可替代傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFTs)而用于下一代包括有源液晶顯示（AMLCD）和有源有機(jī)電致發(fā)光顯示(AMOLED)等在內(nèi)的平板顯示器。為了適應(yīng)即將到來(lái)的量產(chǎn)需求，仍有許多與非晶氧化物薄膜晶體管制備工藝相關(guān)的問題值得深入研究，其中就包括a-IGZO TFTs電極材料與工藝的研究與開發(fā)。
　　A-IGZO薄膜易被各種酸堿等

2、化學(xué)溶液腐蝕的特點(diǎn)導(dǎo)致在當(dāng)前研究中多采用刻蝕阻擋層結(jié)構(gòu)，這無(wú)疑將大大增加制造成本；另一方面，在大尺寸顯示領(lǐng)域，盡量降低TFT電極線的電阻也是一個(gè)不容回避的問題。本文以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)并結(jié)合理論分析針對(duì)以上問題開展了比較深入的研究工作。
　　首先，進(jìn)行了a-IGZO TFTs源漏電極材料的比較研究及相應(yīng)的器件制程開發(fā)。為了確定能夠滿足背溝道刻蝕型a-IGZO TFTs制造要求的源漏電極材料，對(duì)多種金屬材料（鋁、銅、鈦、鉭、鉻等）的濕法刻蝕

3、性質(zhì)進(jìn)行了細(xì)致的研究，重點(diǎn)考察了不同金屬薄膜在不同刻蝕液中的濕法刻蝕速率以及與a-IGZO薄膜的刻蝕選擇比。隨后基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了a-IGZO TFTs的制程開發(fā)，通過(guò)一系列工藝優(yōu)化最終成功采用全濕刻工藝制備出了背溝道刻蝕型 a-IGZO TFTs，并表現(xiàn)出了較好的電學(xué)性能（μFE=6.0 cm2/Vs，Vth=2.5 V，S.S.=1.8 V/decade, Ion/Ioff>106）和電學(xué)穩(wěn)定性。上述研究成果可望在低成本小尺寸平

4、板顯示器件中得到應(yīng)用。
　　此外，還嘗試將低電阻率金屬-銀應(yīng)用于a-IGZO TFTs的源漏電極和柵電極。研究發(fā)現(xiàn)濃度為200 g/L的硝酸鐵溶液作為銀電極的刻蝕液，擁有較快且可控的銀刻蝕速率（約270 nm/min），同時(shí)在此過(guò)程中還能較好的保護(hù)下方的a-IGZO半導(dǎo)體層。在對(duì)Al2O3、Y2O3、ZrO2、TiO2、Ta2O5五種氧化物絕緣薄膜的粘附性特性、光學(xué)特性以及成膜速率等進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，最終確定Al2O3與TiO2薄

5、膜適合作為銀柵電極下層緩沖層。上述兩者中 Al2O3薄膜具有對(duì)可見光透過(guò)性高的優(yōu)點(diǎn)而TiO2則具有成膜速率快和粘附性更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因此具體選擇可根據(jù)實(shí)際需要而定。另外，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用低功率與高功率成膜相結(jié)合的雙層?xùn)沤^緣層結(jié)構(gòu)可有效減少柵絕緣層氧化硅薄膜濺射沉積過(guò)程中對(duì)銀柵電極造成的等離子體傷害并可顯著改善由此產(chǎn)生的前溝道界面粗糙問題。最后，在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝整合制備出了全銀電極a-IGZO TFTs(BCE)并獲得了較好的電學(xué)特