【摘 要】
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薄膜晶体管（TFT）是广泛应用于平板显示领域的半导体器件。当前,大尺寸高分辨率高刷新率的面板拥有了愈发重要的市场地位,这就对TFT器件的性能提出了更高要求。传统的有源层和源漏电极材料已经不能满足新型显示对迁移率和延迟的要求,新的InSnZnO材料由于具有比传统In Ga Zn O材料更高的载流子迁移率而受到了关注,铜制程由于材料本身的低电阻率特性也被希望应用于降低布线电阻从而降低面板的RC延迟。本
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薄膜晶体管（TFT）是广泛应用于平板显示领域的半导体器件。当前,大尺寸高分辨率高刷新率的面板拥有了愈发重要的市场地位,这就对TFT器件的性能提出了更高要求。传统的有源层和源漏电极材料已经不能满足新型显示对迁移率和延迟的要求,新的InSnZnO材料由于具有比传统In Ga Zn O材料更高的载流子迁移率而受到了关注,铜制程由于材料本身的低电阻率特性也被希望应用于降低布线电阻从而降低面板的RC延迟。本论文针对未来大尺寸高分辨率高刷新率面板的需求,以制备高迁移率、低RC延迟的TFT器件为目标,开展了对有源层材料和源漏电极材料的研究。具体内容如下:（1）首先以共溅射方式制备了InSnZnO有源层,并通过直流磁控溅射制备常用的ITO作为源漏电极。测得15.23 cm~2/V·s的器件迁移率证明InSnZnO具有在未来显示中的应用潜力,但测试ITO源漏电极的接触电阻竟高达48KΩ,这会带来高的RC延迟从而对显示效果造成影响。（2）为降低器件接触电阻,将目光投向低电阻率的铜。制备了采用铜为源漏电极的TFT器件,针对铜在高温下会扩散及氧化的问题,采用了分步退火。器件迁移率提升到19.88 cm~2/V·s。接触电阻也因材料改变下降至10.128KΩ。然而由于铜的扩散,传输线法拟合计算后发现源漏电极并未与InSnZnO有源层形成良好的欧姆接触,外加正偏压稳定性测试的5.4V偏移量远差于ITO电极,放置一周后发现器件性能明显变差。（3）为了阻止铜扩散带来的不利影响,本论文引入气相法制备的甲基三乙氧基硅烷自组装单分子层作为铜的扩散阻挡层。这种工艺相较传统“三明治”或叠层金属结构,具有超薄、成本低、制备温度低、不引入额外工序、不会对有源层造成损伤的优点,且气相法相对于液相法制备出的自组装层更平整、更适合量产,无溶液的杂质残留且对环境友好。测试后发现迁移率高达24.42 cm~2/V·s,铜器件也形成了良好的欧姆接触,接触电阻仅4.1 KΩ,针对铜扩散的正偏压稳定性测试中3.4V的偏移量优于未加阻挡器件,与ITO电极器件的稳定性表现相当,放置60天后依然具有很好性能。实验结果表明气相法制备的自组装单分子层作为铜的扩散阻挡层可以克服铜的扩散等缺点,提高器件性能。其能够兼容流水线工艺,具有多种优点,充分展示了自组装工艺在平板显示领域中广阔应用前景。
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