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薄膜晶体管(TFT)基础知识--第1页

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：

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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在负压下有较好的阈值稳定性。较低的缺陷密度有助于改善