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薄膜晶体管(TFT)基础知识.pdfVIP

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操千曲尔后晓声,观千剑尔后识器。——刘勰

关于TFT

Thinfilmtransistor(TFT):薄膜晶体管

原理类似于MOS晶体管,区别在于MOS是凭借反型层导电,TFT凭借多子的积累导电。

常见TFT结构:底栅结构(BG)、顶栅结构(TG)和双栅结构(DG)如下图所示

源极漏极栅极栅极

有源层绝缘层源绝缘层漏

极有源层极

绝缘层有源层

绝缘层

栅极源极漏极栅极

衬底衬底衬底

a)BG结构b)TG结构c)DG结构

图一.常见的TFT结构

BG特点:金属栅极和绝缘层可同时作为光学保护层,避免产生光生载流子,影响电学稳定

性,通常在最上层加一层钝化层以减少外界干扰。

TG特点:可以通过改善光刻工艺降低成本。但要加保护层,防止背光源照射到有源层,产

生光生载流子,影响电学性能。

DG特点:可通过调节背栅电压来调整阈值电压,增加了器件的阈值稳定

性。弥补了BG和TG的缺点。有报道称和C成反比关系,而双栅结构的

G

C=C+C,所以DG结构有较好的阈值稳定性。

GBGTG

表征TFT性能的参数:

1)阈值电压:决定了器件的功耗,阈值越小越好。

2)迁移率:表征器件的导电能力。

3)开关电流比I/I:表征栅极对有源层的控制能力。

OnOff

4)亚阈值摆幅S:漏极电流减小一个数量级所需的栅压变化,表征TFT的开关能力。

TFT的发展:

主要是沟道材料的变化:

氢化非晶硅多晶硅金属氧化物(ZnO和a-IGZO)

表1为以上材料的性能对比:

操千曲尔后晓声,观千剑尔后识器。——刘勰

由表1可以看出,

1.非晶Si:迁移率较低,不透明,禁带宽度低,光照下不稳定。

2.多晶Si:有较高的迁移率,但均匀性差,难大面积制备性质均匀的薄膜。

3.金属氧化物:有较高的迁移率,可见光透过率高,禁带宽度高,稳定性好。

金属氧化物ZnO和IGZO由于较高的迁移率和透光性,成为现阶段器件中主流的沟道材料。

IGZO和ZnO的性质:

纯净的金属氧化物是不导电的,ZnO和IGZO的导电是在制备过程中会产生元素空位,ZnO

中既有Zn空位,又有O空位,呈弱n型半导体性质,这一性质决定了ZnO作为沟道层时在

负压下阈值有较大的偏移,而IGZO主要以氧空位为主,呈强n型半导体性质,沟道层中几

乎没有空穴,这使得IGZO在负压下有较好

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