热激活缺陷工程用于具有高温度兼容性的高度稳定和均的ALD-无形IGZO TFT
Dong-Gyu Kim1, Won-Bum Lee1, Seunghee Lee2
1Division of Materials Science and Engineering, Hanyang University, 222 Wangsimni-ro, Seongdong-gu, Seoul 04763, Republic of Korea.
ACS applied materials & interfaces
|July 25, 2023
概括
控制门绝缘体沉积温度可以提高氧化 (IGZO) 薄膜晶体管的性能. 这种缺陷工程方法提高了应力下的稳定性,这对于先进的半导体应用至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 半导体物理 半导体物理
- 设备工程 设备工程
背景情况:
- 氧化 (IGZO) 薄膜晶体管 (TFT) 对半导体行业至关重要.
- 在制造过程中高温回火可以引入缺陷,导致异常的正偏差温度应力 (PBTS) 和设备不稳定.
研究的目的:
- 为高度稳定的IGZO TFTs提出和验证一个缺陷工程策略.
- 为了抑制缺陷生成,并在各种压力条件下提高可靠性.
主要方法:
- 在原子层沉积 (ALD) 过程中控制门绝缘体 (GI) 沉积温度.
- 在400°C时优化GI沉积的IGZO TFT的制造.
- 在正偏差温度应力 (PBTS) 和负偏差温度应力 (NBTS) 下对设备性能和稳定性的表征.
主要成果:
- 优化的GI沉积温度有效地抑制缺陷,即使在600°C化后,也保留了无形IGZO相.
- 实现了卓越的设备性能:0.05V的门电压 (VTH),27.6cm2/Vs的移动性,61mV/十年的下门摆动,以及最小的歇斯底里 (0.01V).
- 在加速应力条件下经过10年后,已证明具有高度可靠的PBTS和NBTS稳定性,预计VTH转移为-0.01V. 在4英寸晶圆上确保统一.
结论:
- 控制GI沉积温度是高稳定性IGZO TFT的有效缺陷工程方法.
- 拟议的方法显著提高了设备的可靠性和长期运行稳定性.
- 这种方法为制造基于IGZO的大面积,统一和强大的电子设备提供了途径.
