第07章 薄膜晶体管的结构与设计

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1、第7章薄膜晶体管的结构及设计长春工业大学王丽娟2013年02月10日平板显示技术基础，2013年，北京大学出版社7.1a-Si:HTFT结构概述7.2背沟道刻蚀结构的a-Si:HTFT7.3背沟道保护结构的a-Si:HTFT7.4其他结构的a-Si:HTFT7.5薄膜晶体管阵列的设计本章主要内容27.1a-Si:HTFT结构概述（b）背沟道刻蚀型源极栅极n+a-Sia-Si:HSiNx漏极SiNx阻挡层栅极n+a-Sia-Si:H源极SiNx漏极栅极（c）背沟道保护型SiNxa-Si:H源极（a）正交叠型漏极遮光层栅极顶栅结构是栅极在上面的一种结构；底栅结构是栅极在下面的一种结构，

2、又可以分为背沟道刻蚀型（Back-channeletched）和背沟道保护型（Back-channelstop）。37.2背沟道刻蚀型TFT的工艺流程PEP1栅极Mo/AlNdPEP2a-Si:H岛SiNx/α-Si/n+-SiPEP3源漏电极及沟道切断Mo/Al/Mo;α-Si/n+-SiPEP4SiNx保护膜及过孔PEP5ITO像素电极7.2.15PEP阵列工艺57.2.1背沟道a-Si:HTFT的平面结构67.2.1背沟道a-Si:HTFT的断面结构a-SiTFT信号线扫描线C处和C’处断面ITO像素电极存储电容C处C’处71PEP栅线n+a-Si膜厚300Åa-Si膜厚150

3、0ÅSiNx膜厚3500ÅAlNd/Mo膜厚2000~3000Å2PEPa-Si岛栅极a-Si:Hn+a-SiSiNx栅线及栅极存储电容存储电容有源岛SiNx绝缘膜83PEP信号线源极漏极切断后的沟道源极漏极信号线顶Mo500ÅAL膜厚3000Å底Mo300Ån+a-Si膜厚300Åa-Si膜厚1500ÅP-SiNx膜厚2500Å94PEP钝化层和过孔P-SiNx钝化层信号金属上过孔（a）TFT上过孔漏极上的孔（c）TFT处平面图形P-SiNx膜厚2500Å（d）短路环处过孔平面图形栅金属上过孔信号金属上过孔栅极上过孔钝化层绝缘层（b）栅金属上过孔105PEP象素电极（d）TFT处的

4、平面图形像素电极ITO像素电极ITO（a）TFT处ITO存储电容上电极ITO（b）存储电容处ITO接触电极ITO（c）外引线处ITOITO膜厚500ÅP-SiN膜厚2500Å顶Mo500ÅAL膜厚3000Å底Mo300Ån+a-Si膜厚300Åa-Si膜厚1500ÅSiN膜厚3500ÅAlNd/Mo膜厚2000Å117.2.1背沟道a-Si:HTFT的断面结构ItemSub-ItemSpec(Ǻ)PEP5ITOITO500PEP4PVSiNx2500PEP3M2Mo450Al2500Mo150PEP2Nn+a-Si300Ia-Si1500GSiNx3500PEP1M1Mo500AlN

5、d270012常采用5次光刻：1次光刻：栅线2次光刻：有源岛3次光刻：源漏电极4次光刻：钝化及过孔5次光刻：像素电极TFT的设计结构有多种，矩形沟道、U型沟道等；优化设计：1.采用U型沟道，提高了宽长比，即增大了沟道宽度、减小了沟道长度；2.采用I型存储电容，增大了存储电荷量，提高了开口率。TFT的设计结构137.2.2采用4次光刻的工艺流程光刻数5次光刻4次光刻1栅极栅极2a-Si:H有源岛a-Si:H有源岛、源漏电极、n+a-Si沟道切断3源漏电极、n+a-Si沟道切断SiNx保护膜、过孔4SiNx保护膜、过孔ITO5ITO——6————7————4次光刻中第二次光刻的工艺流程5

6、次光刻的第二次有源岛、第三次源漏电极、沟道切断4次光刻的第二次光刻有源岛岛、源漏电极、沟道切断a-Si:Hn+a-SiSiNx源极漏极切断后的沟道157.2.2采用4次光刻的工艺流程玻璃基板栅极源漏电极金属层n+a-Si欧姆接触层a-Si:H半导体层SiNx绝缘层光刻胶源漏电极金属层光刻胶分成三个区域：曝光区；半曝光区；未曝光区GTM及HTM掩膜版第一次光刻后栅极基板进行连续沉积4层薄膜：氮化硅层非晶硅层掺磷的非晶硅层源漏电极金属层涂胶多段式调整掩膜版曝光167.2.2采用4次光刻的工艺流程第2次光刻的工艺流程概括为：连续沉积薄膜→涂胶→多段式调整掩膜版曝光→显影→湿法刻蚀→干法刻蚀

7、及灰化→再湿刻、去胶、再干法刻蚀。光刻胶（a）显影形成了光刻胶图形源漏电极（b）湿刻源漏电极的金属层n+a-Si欧姆接触层a-Si:H有源岛光刻胶（c）干法刻蚀及灰化17切断后n+a-Sia-Si:H有源岛（b）去胶及再干法刻蚀沟道切断n+a-Si源极漏极（a）再湿刻沟道处金属漏极光刻胶沟道处源极第2次光刻的工艺流程概括为：连续沉积薄膜→涂胶→多段式调整掩膜版曝光→显影→湿法刻蚀→干法刻蚀及灰化→再湿刻、去胶、再干法刻蚀。7.2.2采用4次光刻的工艺流程1