基于a-IGZO薄膜材料的柔性半導體器件.pdf

1、當今電子信息行業(yè)的發(fā)展迅速，而電子元器件產業(yè)是基礎，因此發(fā)展也異常的快。而薄膜晶體管(TFT)因為在顯示器方面的關鍵作用，它的研發(fā)歷來都是實驗室和企業(yè)的研究重點。然而隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的半導體器件無法適應新的要求，例如形狀可延展、可彎曲、透明等，在此情況下柔性半導體器件越來越受到人們的重視。
　　柔性半導體器件方面，襯底選擇是關鍵，本論文經過綜合文獻調研，從幾種最常見也是被應用最多的柔性襯底材料之中，選擇聚酰亞胺(PI)膠帶作為

2、柔性襯底，并且粘附在表面有一層300 nm二氧化硅的硅片(SiO2/Si)襯底上，后面簡稱硅片襯底。從TFT的結構設計出發(fā)，綜合考慮了器件的性能與測試的穩(wěn)定性，本論文選擇了底柵頂接觸結構。至于TFT最為關鍵的有源層，本論文選擇了非晶銦鎵鋅氧化物(a-IGZO)，主要原因是因為其具備高遷移率、高穩(wěn)定性、透光率高、低溫下易制備等特點。考慮了樣品需要折疊彎曲的性能，絕緣層選擇旋涂有機PI溶液制成薄膜來代替?zhèn)鹘y(tǒng)器件中易于斷裂的SiO2、Si3N

3、4等材料。
　　制備柔性a-IGZO TFT的過程中，通過改變柵極金屬材料，還有在絕緣層PI與有源層a-IGZO之間增加緩沖層，逐漸制作出了有一定特性的TFT器件。然后通過對器件進行不同溫度退火并測試ID-VD與ID-VG曲線，選取了最佳的退火溫度為200℃。確定退火溫度后，在同一濺射環(huán)境下通過調整了IGZO薄膜的厚度來改變器件的性能，發(fā)現(xiàn)90W、3min、純Ar(流量為20sccm)情況下，器件性能測試出最佳性能。為了提高器件的

4、優(yōu)異的特性，再次通過改進緩沖層得到了最優(yōu)異的器件，使其遷移率達到3.49cm2/Vs，亞閾值擺幅為3.45V/decade，電流開關比為3.5E+6A。
　　PI膠帶本身膠粘性比較高，后面經過制作工藝過程中高真空使其非常難以剝離，因此本論文選擇在硅片襯底上旋涂一層聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液，然后粘附膠帶。由于PMMA中不可避免混有雜質，所以在后面的加溫過程中會引起PI膠帶的起伏而導致器件變差，但可以成功剝離，剝離后遷移率為0