氧分压对射频溅射制备ZTO沟道层的薄膜晶体管器件性能的影响
作者:
作者单位:

(1. 贵州民族大学 化学工程学院, 贵阳 550025;2. 贵州民族大学 材料科学与工程学院, 贵阳 550025;3. 中国振华集团永光电子有限公司, 贵阳 550018)

作者简介:

施苏恒(1996-),男,江苏省盐城市人,硕士研究生,主要研究方向为半导体薄膜及器件;

通讯作者:

中图分类号:

TN321.5

基金项目:

国家自然科学基金项目(62064001);贵州省科学技术基金项目(黔科合基础-ZK[2021]一般238);贵州省教育厅青年科技人才成长项目(黔教合KY字[2017]131);贵阳市科技计划基金项目(筑科合同[2021]43-2号).通信作者:岳兰,孟繁新.E-mail:yuelan0316@sina.com;mengf11@fudan.edu.cn


Effect of Oxygen Partial Pressure on The Performance of Thin-film Transistors Devices with ZTO Channel Layer Prepared by RF Sputtering
Author:
Affiliation:

(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou Minzu University, Guiyang 550025, CHN;2. School of Material Science and Engineering, Guizhou Minzu University, Guiyang 550025, CHN;3. ZhenHua Group YongGuang Electronics Co., Ltd., Guiyang 550018, CHN)

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    摘要:

    以锌锡氧化物(ZTO)薄膜作为沟道层,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜作为介质层低温(100℃)制备了顶栅共面结构的薄膜晶体管(TFT),并研究了ZTO沟道层成膜过程中氧分压对器件性能的影响。结果表明,ZTO沟道层具有稳定的非晶结构、较高的可见光透明性(在400~700nm范围内平均透过率大于等于89.61%),且增大氧分压有利于其可见光透明性的提升。霍尔测试结果表明,增大氧分压(由3.5×10-2Pa增大到7.5×10-2Pa)会降低ZTO电子载流子浓度(由4.73×1015cm-3降低到6.11×1012cm-3),致使基于ZTO沟道层TFT器件的能耗降低(表现为关态电流的降低和耗尽型器件阈值电压的正向移动)。此外,增大氧分压还有益于沟道层/介质层界面状态的优化,即亚阈值摆幅减小。

    Abstract:

    Thin-film transistors (TFT) with top-gate and top-contact structure were prepared using zinc-tin-oxide (ZTO) film as the channel layer and polymethyl methacrylate (PMMA) film as the dielectric layer at low temperature (100℃), and the effect of oxygen partial pressure on the device performance was investigated during the ZTO channel layer formation process. The results show that ZTO channel layer has stable amorphous structure and high visible light transparency (average transmittance ≥89.61% in the range of 400~700nm), and increasing the oxygen partial pressure is beneficial to the improvement of visible light transparency. Hall test results show that the increase of oxygen partial pressure (from 3.5×10-2Pa to 7.5×10-2Pa) will reduce the ZTO electron carrier concentration (from 4.73×1015cm-3 to 6.11×1012cm-3), resulting in a reduction in the energy consumption of TFT devices based on ZTO channel layer (shown as the reduction of the off state current and the forward shift of the depletion device threshold voltage). In addition, increasing the oxygen partial pressure is also conducive to the optimization of the channel/dielectric layer interface state (that is, the subthreshold swing is reduced).

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

施苏恒,岳兰,孟繁新,陈家荣,任达森.氧分压对射频溅射制备ZTO沟道层的薄膜晶体管器件性能的影响[J].半导体光电,2023,44(1):92-97. SHI Suheng, YUE Lan, MENG Fanxin, CHEN Jiarong, REN Dasen. Effect of Oxygen Partial Pressure on The Performance of Thin-film Transistors Devices with ZTO Channel Layer Prepared by RF Sputtering[J].,2023,44(1):92-97.

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  • 收稿日期:2022-11-02
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