在IGZO TFT中通过低温激活MgO层来提高电气性能和稳定性
Min Seong Kim1, Hyung Tae Kim1, Sujin Jung1
1School of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University, 50 Yonsei-ro, Seodaemun-gu, Seoul 03722, Republic of Korea.
ACS applied materials & interfaces
|July 26, 2024
概括
引入一层氧化 (MgO) 可以显著降低氧化 (IGZO) 薄膜晶体管 (TFT) 的激活温度至200°C. 这种MgO集成增强了IGZO TFT中的电特性和设备稳定性.
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
- 薄膜技术 薄膜技术
背景情况:
- 氧化 (IGZO) 薄膜晶体管 (TFT) 对于先进的电子显示器至关重要.
- 对于IGZO薄膜来说,高激活温度限制了制造过程,增加了能源消耗.
- 提高IGZO TFT的电性能和稳定性对于下一代电子设备至关重要.
研究的目的:
- 研究氧化物 (MgO) 介层对IGZO TFTs激活温度和性能的影响.
- 探索MgO结合增强IGZO薄膜性能的机制.
- 评估在偏差应力条件下使用MgO层的IGZO TFT的稳定性改进.
主要方法:
- 在IGZO通道和门绝缘体之间集成MgO中间层的IGZO TFT的制造.
- 低温回火工艺以激活具有或没有MgO层的IGZO薄膜.
- TFT性能的电气特征,包括场效应移动性,开/关电流比率和下值波动.
- 偏差应力测试 (阳性和阴性),以评估设备稳定性和值电压变化.
主要成果:
- 通过引入MgO层,IGZO薄膜的激活温度成功地从300°C降低到200°C.
- 在电气性能方面观察到显著的改进:场效应移动性从6.40增加到16.12 cm2/Vs,开/关电流比从1.62 × 109提高到7.16 × 109.
- 下值波动从0.48升至0.46V/十年,表明更好的门控.
- 证实了增强的稳定性,在正偏向应力 (2.40 V 到 1.72 V) 和负偏向应力 (0.56 V 到 0.53 V) 的情况下,降低了值电压变化.
结论:
- MgO中间层有效地降低了IGZO TFT的激活温度,同时提高了它们的电特性.
- 观察到的增强归因于Mg在IGZO层的扩散,形成了Mg合的IGZO区域,改善了膜质量.
- MgO中间层为开发在较低温度下制造的更稳定,更高效的IGZO TFT提供了可行的策略.
