活性层厚度对InSnZnO薄膜晶体管通过原子层沉积增长的设备性能的影响
Yu Zhang1, Binbin Luo1, Runzhou Li1
1School of Microelectronics, Fudan University, Shanghai 200433, China.
The Journal of chemical physics
|February 4, 2025
概括
这项研究优化了使用等离子增强原子层沉积 (PEALD) 的无形印锡氧化物 (ITZO) 薄膜晶体管. 优化的设备显示出出色的性能和稳定性,使它们适合透明的电子和显示器.
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:
- 无形氧化物半导体对于显示器和单体3D集成等先进电子设备至关重要.
- 增强等离子体原子层沉积 (PEALD) 提供了对薄膜沉积的精确控制.
- 开发高性能,低热预算晶体管对于下一代电子产品至关重要.
研究的目的:
- 为了探索通过PEALD沉积的无形的印锡氧化物 (ITZO) 薄膜.
- 开发具有不同活性层厚度的高性能PEALD ITZO薄膜晶体管 (TFT).
- 调查通道厚度对ITZO TFT性能和稳定性的影响.
主要方法:
- 使用等离子增强原子层沉积 (PEALD) 沉积无形ITZO薄膜.
- 对二元氧化物沉积 (InOx,SnOx,ZnOx) 的优化发现了170-180°C的沉积温度窗口.
- 具有不同通道厚度 (低至4.8纳米) 的ITZO TFT在低热预算 (200°C) 下制造.
主要成果:
- 沉积的ITZO薄膜无论厚度如何都保持无形,随着厚度从24nm降低到4.8nm,光学带隙从3.35 eV增加到3.65 eV.
- 通道厚度显著影响了值电压和载体密度.
- 优化的16纳米ITZO TFT实现了0.58V的门电压,29cm2/V·s的移动性,开/关比>108,和74mV/dec的下门摆动.
- 优化的TFT显示出极好的偏向应力稳定性,Vth转移仅为0.15V.
结论:
- 沉积在PEALD中的ITZO薄膜是无形的,并且具有可调节的光学特性.
- 在低热预算下制造的优化ITZO TFT显示出优越的电气特性和稳定性.
- 基于ALD的ITZO是一种非常有前途的通道材料,用于透明电子和平面显示应用.
