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维信诺蔡世星:对ESL层工艺温度影响非晶IGZO TFT性能的研究

编辑:zhangyf 2016-09-23 13:35 浏览 评论 评论 0 赞    来源:  betway必威体育

维信诺蔡世星

  9月23日,2016中国平板显示学术会议在合肥正在如火如荼的进行中,在第一组TFT器件及相关技术论坛上,来自维信诺的蔡世星作了《对ESL层工艺温度影响非晶IGZO TFT性能的研究》的演讲。以下为演讲文字实录:

  首先介绍背景信息,非晶氧化物半导体比较普遍采用底栅极堆叠结构的器件结构,等等性能带来了它非常大的应用,主要表现在它非常适用于作为大尺寸的TV背板技术。另外一个方面是源于它的工艺温度,未来有可能是MOM最大的发展方向上有它的用武之地,具体的这边简单介绍一下它的器件结构。

  通常来讲有BCE、ESL等结构,每种结构都有它的特点,有优点也有缺点。下面主要介绍一下底栅堆叠的结构,BCE结构是完全裸露的,在后续工艺,尤其是在它图形化的过程当中,它的背部通常会受到比较大的损伤,包括其他的一些杂质元素的影响。等等原因导致这种元素的器件性能差一些,当然它的优势是非常简单,所以成本非常低。它的结构跟非晶的结构是完全一致的,假如说通过很小的改动,就可以直接把一条非晶硅的产线纳入进来。相对的另外一种对接是这边介绍的情况,最大的不同就是在后续的工艺当中来改变。

  ESL工艺温度对器件的影响和原因。首先是实践方法,器件分为六层,每一层基本上都包括成模、图形化、攻克图形化等,有部分步骤包括退步,主要是两个地方,最后是图形化之后来完成。实验过程当中在ESL工艺当中,紫色地方会有四个工艺条件,工艺条件分别是180、190、200、210,除了温度有差异之外其他的都是一样的。从最底下的山积木,通过CBD的方式来制备绝缘层,通过CBD做ESL。这边放了三张图片,原因是在最后一个最高温210摄氏度的时候,整个是导体状态。通过这三张图片来看,从180、190、200器件的特性和均匀性都是在逐步改善。重点的四个参数,从左到右基本上都是在不断的改善。

  简单来讲线上是很简单,从不同的温度来看,温度也是在不断的提升,导体也被破坏了。我们分析一下原因,从ESL的功能来讲,它的最大功能是防止工艺和外界环境对沟道层的影响,当然模质越好效果也越好。另外一个方面ESL层本身也会被沟道造成损伤,这些损伤造成杂质。主要是氢、氧、氮等等,简单来说这层模长完之后是起到保护作用的,成长的过程当中也是对器件有损伤的。而工艺温度在这两个效应当中做得是相反的,如果说在成模过程中温度越高,它本身对ESL的损伤是加剧的。模层长完之后,因为温度越高它的模质越好,保护效果也越好,所以是相反的一个作用。我们从两个角度来看,第一是模质,第二是损伤角度,模质我们通过不同的方式来看不同的状况,红色的这条线是成模速率,随着温度的升高它的速率会略有改变,蓝色的曲线是湿刻速率,随着工艺温度的增加,它的湿刻速率是极具降低的,尤其是在170到190摄氏度范围内,湿刻速度是大幅度降低,所以可以理解在这个温度区间内它的模质发生了重大的变化,当然湿刻速率越低它的温度越好。我们通过不同的温度来看,很明显可以看到在150、180这两个温度下,这个模质是非常差的,湿刻之后可以非常明显的看到它的效应,所以从这个角度来讲,低于180摄氏度的模层所起到的作用是保护的作用,可以承载很大的问题。

  另外一个我们从对工艺温度的升高,对沟道损伤的角度来进行分析,损伤很难通过直观的参数来评价,主要有四种元素,包括硅、氧、氮、氢,除了氢之外,其他的都是几乎看不到任何差别,氢是两百摄氏度的ESL,它的氢含量略微比210摄氏度高一些。大家都知道氢的影响是非常显着的,在这个过程当中除了温度之外,其他包括压力、包等等参数完全是一样的。当看到200摄氏度的氢含量略高210的氢含量,氢部分进入沟道当中,导致实验结果在的不同。

  最后总结一下,ESL沉积工艺温度对IGZO TFT器件影响是有显着影响的。更高的ESL工艺温度,有助于得到跟高品质的ESL模层。高品质的ESL层可以有效保护器件背沟道,免受后续工艺及外界环境的影响,从而提升器件性能。过高的工艺温度将加剧ESL沉积工艺本身对器件背沟道的影响,甚至会导致器件导体的结果。

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