半导体器件（薄膜晶体管TFT培训教材）.ppt

与VLSI掺杂技术相比，p-Si掺杂特点： (a)、衬底的低热导率要求“温和”的掺杂工艺以缓解对光阻的热损伤； (b)、注入能量适合于有掩蔽层（或掩蔽层）时薄膜（＜100 nm)的掺杂； (c)、设备简单（低成本），且能对大面积基底实现高产率； (d)、掺杂工艺与低温杂质激活工艺兼容（通常＜650 oC,对于塑料基底＜200 oC）. TFT器件典型性能参数及特点比较 （cm2/Vs) 开关电流比 关键工艺 优势 不足 a-Si TFT 0.5~1 107 A-Si:H沉积及掺杂 低温,玻璃塑料基底 　低、有 光响应 p-Si TFT 100~300 105~107 硅膜沉积、晶化、掺杂 高迁移率 高温,有光响应 小分子TFT 0.1~10 104~106 蒸镀 　高于聚合物TFT 难大面积, 有光响应 聚合物TFT 0.01~1 103~105 旋涂、打印 低成本,易大面积 　低,不稳定,有光响应 ZnO TFT 1~100 105~108 溅射、ALD 　高,可见光透明 难大面积,不稳定 注:表中数据仅为典型值. TFT的主要应用 1. LCD、OLED显示有源驱动的关键器件 右图为简单的两管组成的模拟驱动方式，通过调制驱动管T2的栅极电流来控制流过OLED的电流，从而达到调节发光亮度的目的。T1管为寻址管。写信号时，扫描线处于低电位，T1导通态，数据信号存到电容C1上；显示时，扫描线处于高电位，T2受存储电容C1上的电压控制，使OLED发光. OTFT-OLED单元 柔性基底上制备的超高频RFCPU芯片 主要性能指标： 工艺指标： 2. 基于TFT的数字逻辑集成电路 RF频率：915 MHz 编码调制方式：脉宽调制 数据速率：70.18 kbits/s CPU时钟：1.12 MHz ROM: 4 kB, RAM: 512 B 0.8 m多晶硅TFT工艺 晶体管数目：144k 芯片面积：10.5*8.9 mm2 基于有机TFT的全打印7阶环形振荡器电路 全打印技术制备n、p沟TFT 3. 敏感元件，如： 气敏、光敏、PH值测定 N2O气体环境 N2O Gas Sensors原理图 溶液PH值测定原理图 Phototransistor结构图 思 考 题 1.了解薄膜晶体管基本结构、工作原理. 2.掌握薄膜晶体管电性能的测试及参数提取. 3.了解p-Si TFT的主要效应及机理. 4.掌握p-Si TFT制备工艺流程. 5.了解非晶硅薄膜晶化的方法及特点. 6.了解不同类型薄膜晶体管性能和工艺上优势和不足. 7.了解薄膜晶体管的主要应用. 第六章 薄膜晶体管（TFT） 主要内容 （1）TFT的发展历程 （2）TFT的种类、结构及工作原理 （3）p-si TFT的电特性 （4）p-si TFT的制备技术 （5）TFT的应用前景 TFT的发展历程 （1）1934年第一个TFT的发明专利问世-----设想. （2）TFT的真正开始----1962年，由Weimer第一次实现. 特点：器件采用顶栅结构，半导体活性层为CdS薄膜.栅介质层为SiO,除栅介质层外都采用蒸镀技术. 器件参数：跨导gm=25 mA/V,载流子迁移率150 cm2/vs,最大振荡频率为20 MHz. CdSe----迁移率达200 cm2/vs TFT与MOSFET的发明同步，然而TFT发展速度及应用远不及MOSFET?! TFT的发展历程 （3）1962年，第一个MOSFET实验室实现. （4）1973年，实现第一个CdSe　TFT-LCD(6*6)显示屏.-----TFT的迁移率20 cm2/vs,Ioff=100 nA.之后几年下降到1 nA. （5）1975年，实现了基于非晶硅-TFT.随后实现驱动LCD显示. ----迁移率＜1 cm2/vs,但空气（H2O,O2)中相对稳定. （6）80年代,基于CdSe,非晶硅 TFT研究继续推进.另外，实现了基于多晶硅TFT，并通过工艺改进电子迁移率从50提升至400. ---当时p-SiTFT制备需要高温沉积或高温退火. ---a-Si TFT因低温、低成本，成为LCD有源驱动的主流. （7）90年代后，继续改进a-Si,p-Si TFT的性能，特别关注低温多晶硅TFT制备技术.----非晶硅固相晶化技术.有机TFT、氧化物TFT亦成为研究热点.---有机TFT具有柔性可弯曲、大面积等优势. TFT发展过程中遭遇的关键技术问题？ 低载流子迁移率 稳定性和可靠性 低温高性能半导体薄膜技术 低成本、大面积沉膜 挑战：在玻璃或塑料基底上生长出单晶半导体薄膜！ TFT的发展历程 TFT的种类 按采用半导体材料不同分为： 无机TFT 有机TFT 化合物:CdS-TFT,CdSe-TFT 氧化物:Z