非晶氧化物薄膜晶体管金属电极的分析

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1、上海交通大学硕士学位论文非晶氧化物薄膜晶体管金属电极的研究摘要非晶氧化物薄膜晶体管(ThinFilmTransistors,TFTs)，特别是非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZOTFTs)被普遍认为可替代传统的非晶硅薄膜晶体管(a-SiTFTs)而用于下一代包括有源液晶显示（AMLCD）和有源有机电致发光显示(AMOLED)等在内的平板显示器。为了适应即将到来的量产需求，仍有许多与非晶氧化物薄膜晶体管制备工艺相关的问题值得深入研究，其中就包括a-IGZOTFTs电极材料与工艺的研究与开发。A-I

2、GZO薄膜易被各种酸碱等化学溶液腐蚀的特点导致在当前研究中多采用刻蚀阻挡层结构，这无疑将大大增加制造成本；另一方面，在大尺寸显示领域，尽量降低TFT电极线的电阻也是一个不容回避的问题。本文以实验为基础并结合理论分析针对以上问题开展了比较深入的研究工作。首先，我们进行了a-IGZOTFTs源漏电极材料的比较研究及相应的器件制程开发。为了确定能够满足背沟道刻蚀型a-IGZOTFTs制造要求的源漏电极材料，我们对多种金属材料（铝、铜、钛、钽、铬等）的湿法刻蚀性质进行了细致的研究，重点考察了不同金属薄膜

3、在不同刻蚀液中的湿法刻蚀速率以及与a-IGZO薄膜的刻蚀选择比。随后基于上述实验结果进行了a-IGZOTFTs的制程开发，通过一系列工艺优化最终成功采用全湿刻工艺制备出了背沟道刻蚀型a-IGZOTFTs，并2表现出了较好的电学性能（μFE=6.0cm/V•s，Vth=2.5V，S.S.=1.8V/decade,6Ion/Ioff>10）和电学稳定性。上述研究成果可望在低成本小尺寸平板显示器件中得到应用。此外，我们还尝试将低电阻率金属-银应用于a-IGZOTFTs的源漏I万方数据上海交通大学硕士学

4、位论文电极和栅电极。研究发现浓度为200g/L的硝酸铁溶液作为银电极的刻蚀液，拥有较快且可控的银刻蚀速率（约270nm/min），同时在此过程中还能较好的保护下方的a-IGZO半导体层。在对Al2O3、Y2O3、ZrO2、TiO2、Ta2O5五种氧化物绝缘薄膜的粘附性特性、光学特性以及成膜速率等进行比较的基础上，最终确定Al2O3与TiO2薄膜适合作为银栅电极下层缓冲层。上述两者中Al2O3薄膜具有对可见光透过性高的优点而TiO2则具有成膜速率快和粘附性更强的优点，因此具体选择可根据实际需要而定

5、。另外，实验发现采用低功率与高功率成膜相结合的双层栅绝缘层结构可有效减少栅绝缘层氧化硅薄膜溅射沉积过程中对银栅电极造成的等离子体伤害并可显著改善由此产生的前沟道界面粗糙问题。最后，在上述研究结果的基础上进行工艺整合制备出了2全银电极a-IGZOTFTs(BCE)并获得了较好的电学特性（μFE=6.5cm/V•s，5Ion/Ioff～10。）与稳定特性。与此相关的研究成果可在低成本大尺寸平板显示技术领域得到应用。关键词：非晶氧化物半导体、非晶InGaZnO、薄膜晶体管、金属电极II万方数据上海交通

6、大学硕士学位论文STUDYONMETALELECTRODESOFAMORPHOUSOXIDETHIN-FILMTRANSISTORSABSTRACTAmorphousoxidesemiconductorthinfilmtransistors(AOSTFTs),especiallyamorphousIndium-Gallium-Zinc-Oxide(a-IGZO)TFTsisexpectedtodrivenextgenerationflatpaneldisplays(FPDs)insteadofa

7、morphoussilicon(a-Si)TFTs.However,therearestilllotsofissuesremainedtobesolvedformassproductionofa-IGZOTFTs,includingtheissuesaboutelectrodes.Fora-IGZOisverysensitivetomostacidandalkalinesolutions,adoptingetchingstopperseemsnecessaryduringmassproducti

8、onofa-IGZOTFTs,whichincreasesthecostgreatly;ontheotherhand,theresistanceoftheelectrodesofa-IGZOTFTsisanotherimportantissuetobeconsideredespeciallyforlargeareapanel.Inthisstudy,Idiscussedthetopicwhichiscloselyrelatedtotheissuesmentionedabovebasedonexp