有机薄膜晶体管钛_金电极的刻蚀工艺研究
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并五苯有机薄膜晶体管的制备作为半导体材料中的佼佼者,基于pentacene的OTFT器件有着较高的载流子迁移率,并且有研究者已经发现基于pentacene的OTFT对水蒸气、某些气体正戊醇蒸气都有着很好的响应能力。
实验采用基于pentacene作为器件的有机层,价格低廉的PMMA为绝缘层,Au作为源漏电极。
OTFT制作工艺流程如图4-1所示。
所用的设备主要包括超声波清洗器、匀胶机、OLED-V型有机多功能高真空成膜设备和微控数显电热板,型号为LadTech EH35B。
基板清洗绝缘层成膜退火处理器件测试有机层成膜源漏电极图4-1OTFT制作工艺流程图4.1.1基片清洗实验中采用的衬底为玻璃基片,定制的玻璃基片已经溅射有ITO薄膜,上面残留有很多污渍,平整度和洁净度都较低,对OTFT器件整体性能有着极其重要的影响,所以需要对玻璃基片进行清洗。
本论文中所制备的OTFT器件的尺寸为3.1cm×3.1cm,如图4-2所示,中间部分为溅射的ITO薄膜作为栅极,黑色的部分为利用掩膜版制备的源漏电极。
图4-2实验室制备有机薄膜晶体管结构示意图主要清洗步骤如下:(1)首先选择高度平整的已刻蚀有栅极ITO玻璃基片,利用沾有清洗剂的无尘布擦洗基片,然后在清洗剂溶液中超声10min。
(2)取出装有玻璃基片的清洗架,在丙酮溶液中超声10min,再用沾有丙酮溶液的无尘布擦洗基片,然后在去离子水中超声10min。
(3)取出装有玻璃基片的清洗架,用去离子水冲洗,最后在无水乙醇中超声清洗10min后。
清洗后用高纯氮气吹干基片。
4.1.2绝缘层薄膜制备本实验制备的OTFT器件为底栅底接触型结构,典型器件结构如图4-3所示,首先制备绝缘层。
PMMA具有良好的热稳定性,高电阻率,尤其可采用工艺简单的旋涂法成膜。
Puigdollers等人采用不同的绝缘层(PMMA和SiO2)制备了OTFT器件,观察到基于PMMA为绝缘层的晶体管性能优于以SiO2为绝缘层的晶体管性能,有着更高的迁移率,发现是由于PMMA表面比SiO2更有利于形成大的薄膜颗粒。
第 38 卷第 8 期2023 年 8 月Vol.38 No.8Aug. 2023液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays晶态IGZO薄膜晶体管的研究进展姜柏齐1,刘斌1,刘贤文1,张硕1,翁乐1,史大为2,郭建2,苏顺康2,姚琪3,宁策3,袁广才3,王峰1,喻志农1*(1.北京理工大学光电学院,北京市混合现实与先进显示技术工程研究中心,北京 100081;2.重庆京东方显示技术有限公司,重庆 400714;3.北京京东方显示技术有限公司,北京 101520)摘要:随着显示技术的不断发展,对高性能、高稳定性的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)的需求日趋增加,通过结晶改善薄膜晶体管性能的方法受到大量关注。
当前,铟镓锌氧化物(IGZO)材料由于具有迁移率高、柔性好、透明度高等优势,被广泛用于薄膜晶体管的沟道中,而改善IGZO沟道层的结晶形态也成为研究热点。
本文总结了晶态IGZO薄膜晶体管器件的研究进展,详细介绍了IGZO系化合物的晶体结构,重点阐述了单晶、c轴取向结晶、六方多晶型、尖晶石型、纳米晶型和原生结晶型IGZO的结构和各晶态IGZO薄膜晶体管的制备方法、器件性能和稳定性,深入分析其微观结构,总结物理特性,阐述不同晶系结构的结晶机理,建立不同晶体结构与电学特性的关系,最后对晶态IGZO薄膜晶体管的发展进行展望。
关键词:晶态IGZO薄膜;薄膜晶体管;晶体结构;研究进展中图分类号:TN321+.5 文献标识码:A doi:10.37188/CJLCD.2023-0121Research progress on crystalline IGZO thin film transistor JIANG Bai-qi1,LIU Bin1,LIU Xian-wen1,ZHANG Shuo1,WENG Le1,SHI Da-wei2,GUO Jian2,SU Shun-kang2,YAO Qi3,NING Ce3,YUAN Guang-cai3,WANG Feng1,YU Zhi-nong1*(1.School of Optics and Photonics, Beijing Engineering Research Center of Mixed Reality and Advanced Display, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;2.Chongqing BOE Display Technology Co., Ltd., Chongqing 400714, China;3.Beijing BOE Display Technology Co., Ltd., Beijing 101520, China)Abstract: With the development of display technology, the demand for high-performance and high-stability thin film transistors (TFTs) is increasing. The method of improving the performance of thin film transistors through crystallization has received a lot of attention. Currently, indium gallium zinc oxide (IGZO) materials are widely used in the channels of thin film transistors due to their advantages such as high mobility, flexibility,and high transparency. Improving the crystalline morphology of the IGZO channel layer has become a research hotspot.This article summarizes the research progress of crystalline IGZO thin film transistor devices,文章编号:1007-2780(2023)08-1031-16收稿日期:2023-04-04;修订日期:2023-05-10.基金项目:国家重点研发计划(No.2021YFB3600703)Supported by National Key Research and Development Program of China(No.2021YFB3600703)*通信联系人,E-mail: znyu@第 38 卷液晶与显示introduces in detail the crystal structure of IGZO compounds, and focuses on the structure of single crystalline,c-axis-aligned crystalline,hexagonal polycrystalline,spinel,nanocrystalline,and protocrystalline IGZO,as well as the preparation methods,device performance,and stability of various crystalline IGZO thin-film transistors.We also analyze the microstructure of crystalline IGZO,summarize the physical properties,describe the crystallization mechanism and establish the relationship between crystal structure and electrical properties. At last, the development of crystalline IGZO thin film transistor is prospected.Key words: crystalline IGZO film; thin film transistor; crystal structure; research progress1 引言薄膜晶体管(TFT)是使用半导体材料制成的绝缘栅极场效应管。
薄膜晶体管(tft)作用工作原理材料工艺薄膜晶体管(Thin-Film Transistor,简称TFT)是一种用于电子显示器和面板的非晶硅制造技术。
它是一种重要的半导体器件,用于控制显示像素的亮度和颜色。
TFT晶体管的作用、工作原理和材料工艺会在下文中详细阐述。
一、薄膜晶体管的作用薄膜晶体管作为电子显示器的关键组件,主要用于控制每个像素的亮度和颜色。
在液晶显示器(LCD)和有机发光二极管显示器(OLED)等显示技术中广泛应用。
TFT晶体管类似于一个电子开关,可以打开和关闭每个像素的电流,从而控制其亮度。
TFT晶体管还可以精确地控制每个像素的亮度,使得显示器能够产生清晰、细腻和真实的图像。
二、薄膜晶体管的工作原理TFT晶体管的工作原理可以简单地理解为:通过控制栅极电压来控制漏极和源极之间的电流流动,进而控制每个像素的亮度。
TFT晶体管由四个主要部分组成:栅极、源极、漏极和沟道。
当栅极电压为低电平时,沟道中的导电层不会被激活,从而阻断了源极到漏极之间的电流。
当栅极电压为高电平时,控制电压作用于沟道中的导电层,使它导电,从而允许电流流动。
三、薄膜晶体管的材料工艺1. TFT的制造材料主要的材料是非晶硅(a-Si)或多晶硅(poly-Si)薄膜。
非晶硅具有较高的电子迁移率,且制备过程相对简单,适用于较低分辨率的液晶显示器。
而多晶硅具有更高的电子迁移率,适用于高分辨率和高速刷新率的显示器。
2. TFT的制造过程(1)基板清洗:通过清洗去除基板表面的杂质、油脂和顶层材料等。
(2)锗沉积:在基板表面沉积一层锗,提供后续的结合层。
(3)透明导电氧化锌(TCO)沉积:沉积一层透明导电氧化锌薄膜,用于制作栅极。
(4)非晶硅或多晶硅沉积:在TCO层上沉积非晶硅或多晶硅薄膜,用于制作薄膜晶体管的主体部分。
(5)金属电极沉积:用金属沉积技术在非晶硅或多晶硅层上制作源极和漏极。
(6)栅极沉积:利用光刻和蒸发技术将栅极沉积在金属电极上。
半导体蚀刻设备行业深度研究1.刻蚀是集成电路制造关键环节,复杂工艺构筑行业壁垒1.1.刻蚀是雕刻芯片的精准手术刀集成电路(integratedcircuit)是采用多种工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,实现所需电路功能的微型结构。
现代集成电路按功能划分,主要可以分为存储器,处理器,逻辑IC,模拟IC四大类。
完整的集成电路的制造过程通常分为前道晶圆制造(Front-End)与后道封装(BackEnd)两个部分。
传统封装(后道)测试工艺可以大致分为背面减薄、晶圆切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋成型和终测等8个主要步骤。
与前道晶圆制造相比,后道封装相对简单,对工艺环境、设备和材料的要求较低。
前道晶圆制造的复杂程度要远超后道封装,主要涉及光刻,刻蚀,薄膜沉积,显影涂胶,清洗,掺杂氧化扩散,量测等工艺。
其中刻蚀与光刻及薄膜沉积一起,并列为晶圆制造最重要的三大工艺之一。
集成电路的构造并非简单的平面图形,而是一层层构造叠加起的立体结构。
其中,刻蚀作为核心工艺之一的作用,是通过物理及化学的方法,在晶圆表面的衬底及其他材料上,雕刻出集成电路所需的立体微观结构,将前道掩模上的图形转移到晶圆表面。
在刻蚀新形成的结构上,可以进行2、SiN介质薄膜沉积或金属Al,Cu,W薄膜沉积,也可以进行多重曝光或下一刻蚀步骤,最终在各个层形成正确图形,并使得不同层级之间适当连通,形成完整的集成电路。
刻蚀设备的重要性不断升高。
这是由于光刻设备受到光源波长(DUV的193nm或EUV的13.5nm)的限制,分辨率有一定极限;当晶体管微缩到一定尺寸之后,单纯依靠光刻机的精确度推进工艺进步已经非常困难。
刻蚀步骤的设备,工艺,核心零部件的行业壁垒很高。
这主要是因为:(1)刻蚀作为图形转移的关键步骤,其所需要雕刻出的结构形态各异;(2)刻蚀步骤需要在不同的材质表面进行,其所涉及的工艺方法相差较大;(3)刻蚀作为主要步骤,占用了大量工艺时间和厂房空间,其生产效率和良率,对产线的效率影响很大;(4)刻蚀步骤需要射频源,气路,电极,冷热源,真空等多个子系统的精确流畅配合,这需要大量的工艺数据积累。
P3HT有机薄膜晶体管的制备与研究P3HT有机薄膜晶体管,是一种基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)的有机半导体材料。
它具有优异的电子输运性能和光学特性,使其成为有机薄膜晶体管研究领域的热门材料。
本文将重点讨论P3HT有机薄膜晶体管的制备方法以及相关研究进展。
制备P3HT有机薄膜晶体管的传统方法是通过溶液法。
首先,将P3HT溶解在有机溶剂中,例如氯仿或氯化苯,生成P3HT溶液。
然后,使用旋涂、印刷等方法将P3HT溶液均匀地涂覆在基底上。
最后,将涂覆好的材料在温度控制下进行退火处理,使其形成连续的薄膜结构。
这种方法简单、成本低廉,并且对材料性能影响较小,因此被广泛应用于研究和工业生产。
然而,传统的溶液法制备的P3HT薄膜晶体管存在着一些问题,例如掺杂不均匀、颗粒杂质等。
为了克服这些问题,一些改进的方法被提出。
一种常用的方法是改进溶液的浓度和溶剂选择,以提高掺杂质的分布均匀性。
另外,还可以通过加入分子掺杂剂或在基底表面引入功能化分子来提高薄膜的质量。
此外,还可以使用剥离技术或薄膜传输技术制备高质量的P3HT薄膜晶体管。
除了制备方法的改进,目前还有许多研究致力于改善P3HT薄膜晶体管的性能。
一方面,通过调整P3HT分子结构或掺杂其他有机分子,可以提高其电荷迁移率和光电转换效率。
例如,一些研究表明,引入含氟官能团可以增强材料的稳定性和电子传输性能。
另一方面,通过调整晶体管器件的结构和界面性质,可以改进其导电性和稳定性。
例如,将P3HT与无机材料复合,可以提高材料的界面效应和结晶性质。
此外,研究者们还在探索新的制备方法和应用领域。
例如,采用光刻技术和纳米印刷技术可以制备具有高分辨率和高速度的P3HT薄膜晶体管。
此外,还可以将P3HT薄膜晶体管应用于柔性电子器件、生物传感器和光电转换器等领域。
综上所述,P3HT有机薄膜晶体管的制备与研究已经取得了显著的进展。
未来的研究方向包括进一步探索新的制备方法和应用领域,以及改善材料的性能和稳定性。
科学技术创新2021.10编号 短路电流(A)开路电压(V)效率(%) 填充因子(%)A 0.272 2.712 28.45 84.39 B0.2732.72129.1885.70表2样品电性能参数3结论采用了两种国产光刻胶进行了工艺优化实验,观测分析了两种光刻胶的表面、截面特性,证明两种光刻胶均可以优化到较好的显影图形。
光刻图形进一步制备了金属栅线,并进行了牢固度实验,发现A 光刻胶制备的电池栅线发生了脱落现象,而B 光刻胶制备的电池栅线未发生脱落。
证明B 光刻胶的可靠性比A 光刻胶要好。
通过电致发光实验,我们发现A 电池表面存在阴影,而B 电池表面不存在阴影。
这说明A 电池发生电极脱落现象的原因是栅线与太阳电池基体未形成良好的接触。
进一步的电性能测试发现,A 电池的串联电阻比B 电池更大,验证了我们的分析。
综合分析得知,B 光刻胶工艺优于A 光刻胶工艺,更适合用于空间用太阳电池的栅线制备。
参考文献[1]铁剑锐,李晓东,孙希鹏.高效超薄空间用三结砷化镓太阳电池研制[J].电源技术,2018,42(08):86-88.[2]陈光红,于映,罗仲梓等.AZ5214E 反转光刻胶的性能研究及其在剥离工艺中的应用[J].功能材料,2005(03):113-115+122.[3]李雯,谭智敏,薛昕,等.紫外线厚胶光刻技术研究及应用[J].微纳电子技术,2003(08):151-153.IGZO 薄膜晶体管的制备及其光电特性的研究刘璐高晓红孟冰付钰孙玉轩王森刘羽飞胡顶旺(吉林建筑大学电气与计算机学院,吉林长春130000)众所周知,薄膜晶体管(TFT )在平板显示(FPDs )领域充当着重要的角色,尤其是有源矩阵液晶显示器件(AMLCD )和有源矩阵有机发光二极管显示器件(AMOLED )中[1]。
TFT 作为一种重要的开关器件,其性能的高低在很大程度上受到其半导体沟道层的影响。
与其它沟道层材料相比,氧化物沟道层可以在较低的工艺温度实现更均匀更平整的薄膜、更高的迁移率和更低的开启电压。