柔性氧化物底栅薄膜晶体管的制作及性能研究

发布时间：2020-06-19 01:23

【摘要】：薄膜晶体管(TFTs)是集成电路领域的一种基本器件。传统的制作方法是以硬质硅为衬底,采用高温等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方式在衬底上部形成介电层,然后通过一系列复杂工艺形成。这种硬质结构的薄膜晶体管具有大量的缺点,例如:体积大、难以弯曲变形、机械性能不稳定、生产工艺复杂等。为了解决这些难题,近年来科学家对柔性薄膜晶体管展开了广泛的研究。研究方向主要围绕改变制作材料和改良器件结构。但是这些研究不能同时满足与目前半导体主流硅基制造工艺相兼容、制作工艺简单易行以及柔韧性能良好等要求。以柔韧性好的塑料作为衬底,运用低温磁控溅射技术镀介电层实现底栅结构并选用硅材料制备的柔性氧化物底栅薄膜晶体管却能同时满足这些要求,展现了美好的发展前景。本课题采用低温磁控溅射技术、干法刻蚀技术以及薄膜转移技术等,克服了制作过程中的许多关键性技术问题,制备了新型柔性氧化物底栅薄膜晶体管。该论文主要介绍以下几个部分的工作。第一部分是柔性氧化物底栅薄膜晶体管的结构分析及版图设计。首先对该器件进行结构分析,确定它主要由柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料、氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜、氧化物介电层、硅纳米薄膜层以及金属电极五部分组成。由于制作该新型器件需要反复多次光刻工艺,接下来设计离子注入、干法刻蚀和淀积金属等工艺步骤对应的版图,制成光刻所用的掩膜版。第二部分是柔性氧化物底栅薄膜晶体管的工艺制作。制作过程主要包括光刻、离子注入、退火、干法刻蚀、湿法刻蚀、薄膜转移以及金属淀积等。在具体的实验操作中,遇到一些关键的技术性问题如退火问题、介电层生长问题、薄膜转移问题、在薄膜上形成电极的问题等。通过多次实验,这些问题得到了很好地解决,课题顺利进行。第三部分是柔性氧化物底栅薄膜晶体管的性能测试。利用半导体分析仪测得新型器件的转移特性曲线、跨导曲线、输出特性曲线以及不同弯曲态的实验参数等。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN321.5
【图文】：

图 1-1 a-Si:H 薄膜晶体管的基本构造硅（p-Si）薄膜晶体管司的 Depp 等人最早实现以多晶硅材料作为有源层来制备多晶体管[1]。对比非晶硅 TFT，多晶硅薄膜晶体管的场效应迁移

图 1-2 首个多晶硅薄膜晶体管的直流特性曲线[1]膜晶体管又分为高温和低温两种类型的 TFT。高温多晶硅程中采用高温工艺，因此其衬底选用耐高温的昂贵的石英大限制了其在大面积显示器领域的推广，只适合于摄像机

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本文编号：2720105