低温原子层沉积Al2O3在IGZO TFT顶端门上的反效应
Shuaiying Zheng1, Shaocong Lv1, Chengyuan Wang1
1Shandong Technology Center of Nanodevices and Integration, and School of Integrated Circuits, Shandong University, Jinan 250101, People's Republic of China.
Nanotechnology
|January 10, 2024
概括
后无形的氧化 (InGaZnO4) 薄膜晶体管 (TFT) 改善了电气性能. 这种处理会影响氧化 (Al2O3) 绝缘体,影响设备的性能和稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 半导体物理 半导体物理
背景情况:
- 无形InGaZnO4 (IGZO) 薄膜晶体管 (TFT) 对电子应用具有前景.
- 后处理对IGZO TFTs的电性能产生重大影响,特别是对于Al2O3绝缘体.
- 了解沉积后化 (PDA) 对Al2O3绝缘体的影响对于优化IGZO TFT性能至关重要.
研究的目的:
- 为了研究沉积后化 (PDA) 对Al2O3膜的电性能,表面形态和化学成分的影响.
- 为了将Al2O3的变化与顶端无形InGaZnO4薄膜晶体管 (TFT) 的性能和稳定性相关联.
- 阐明IGZO TFT中观察到的电性质变化背后的机制.
主要方法:
- 制造具有不同PDA温度的Al/Al2O3/p-Si MOS电容器.
- 使用电压扫描进行电气表征.
- 使用原子力显微镜 (AFM) 进行表面形态分析.
- 使用X射线光电谱 (XPS) 进行化学成分分析.
- 对顶端无形InGaZnO4 TFT的电气测试.
主要成果:
- 通过PDA治疗,TFT的移动性提高到了7cm2/Vs,并且降低了下值 (SS) 摆动到0.11V/dec.
- 门电压 (Vth) 随着PDA温度的增加而变为负.
- 莫斯电容显示正的固定电荷和不同的陷密度与PDA.
- AFM显示泄漏电流增加和SS和负偏差应力 (NBS) 稳定性的降低.
- XPS表示O和H从Al2O3扩散到IGZO,解释Vth转移和稳定性变化.
结论:
- 沉积后炼Al2O3显著改变其电气和化学性能,影响IGZO TFT的性能.
- 在PDA过程中,氧气和气从Al2O3扩散到IGZO是Vth转移和稳定的关键因素.
- 为Al2O3绝缘体优化PDA条件对于实现高性能和稳定的无形InGaZnO4 TFTs至关重要.
