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維信諾蔡世星

　　9月23日，2016中國(guó)平板顯示學(xué)術(shù)會(huì)議在合肥正在如火如荼的進(jìn)行中，在第一組TFT器件及相關(guān)技術(shù)論壇上，來(lái)自維信諾的蔡世星作了《對(duì)ESL層工藝溫度影響非晶IGZO TFT性能的研究》的演講。以下為演講文字實(shí)錄：

　　首先介紹背景信息，非晶氧化物半導(dǎo)體比較普遍采用底柵極堆疊結(jié)構(gòu)的器件結(jié)構(gòu)，等等性能帶來(lái)了它非常大的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在它非常適用于作為大尺寸的TV背板技術(shù)。另外一個(gè)方面是源于它的工藝溫度，未來(lái)有可能是MOM最大的發(fā)展方向上有它的用武之地，具體的這邊簡(jiǎn)單介紹一下它的器件結(jié)構(gòu)。

　　通常來(lái)講有BCE、ESL等結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)都有它的特點(diǎn)，有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。下面主要介紹一下底柵堆疊的結(jié)構(gòu)，BCE結(jié)構(gòu)是完全裸露的，在后續(xù)工藝，尤其是在它圖形化的過(guò)程當(dāng)中，它的背部通常會(huì)受到比較大的損傷，包括其他的一些雜質(zhì)元素的影響。等等原因?qū)е逻@種元素的器件性能差一些，當(dāng)然它的優(yōu)勢(shì)是非常簡(jiǎn)單，所以成本非常低。它的結(jié)構(gòu)跟非晶的結(jié)構(gòu)是完全一致的，假如說(shuō)通過(guò)很小的改動(dòng)，就可以直接把一條非晶硅的產(chǎn)線納入進(jìn)來(lái)。相對(duì)的另外一種對(duì)接是這邊介紹的情況，最大的不同就是在后續(xù)的工藝當(dāng)中來(lái)改變。

　　ESL工藝溫度對(duì)器件的影響和原因。首先是實(shí)踐方法，器件分為六層，每一層基本上都包括成模、圖形化、攻克圖形化等，有部分步驟包括退步，主要是兩個(gè)地方，最后是圖形化之后來(lái)完成。實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中在ESL工藝當(dāng)中，紫色地方會(huì)有四個(gè)工藝條件，工藝條件分別是180、190、200、210，除了溫度有差異之外其他的都是一樣的。從最底下的山積木，通過(guò)CBD的方式來(lái)制備絕緣層，通過(guò)CBD做ESL。這邊放了三張圖片，原因是在最后一個(gè)最高溫210攝氏度的時(shí)候，整個(gè)是導(dǎo)體狀態(tài)。通過(guò)這三張圖片來(lái)看，從180、190、200器件的特性和均勻性都是在逐步改善。重點(diǎn)的四個(gè)參數(shù)，從左到右基本上都是在不斷的改善。

　　簡(jiǎn)單來(lái)講線上是很簡(jiǎn)單，從不同的溫度來(lái)看，溫度也是在不斷的提升，導(dǎo)體也被破壞了。我們分析一下原因，從ESL的功能來(lái)講，它的最大功能是防止工藝和外界環(huán)境對(duì)溝道層的影響，當(dāng)然模質(zhì)越好效果也越好。另外一個(gè)方面ESL層本身也會(huì)被溝道造成損傷，這些損傷造成雜質(zhì)。主要是氫、氧、氮等等，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)這層模長(zhǎng)完之后是起到保護(hù)作用的，成長(zhǎng)的過(guò)程當(dāng)中也是對(duì)器件有損傷的。而工藝溫度在這兩個(gè)效應(yīng)當(dāng)中做得是相反的，如果說(shuō)在成模過(guò)程中溫度越高，它本身對(duì)ESL的損傷是加劇的。模層長(zhǎng)完之后，因?yàn)闇囟仍礁咚哪Ｙ|(zhì)越好，保護(hù)效果也越好，所以是相反的一個(gè)作用。我們從兩個(gè)角度來(lái)看，第一是模質(zhì)，第二是損傷角度，模質(zhì)我們通過(guò)不同的方式來(lái)看不同的狀況，紅色的這條線是成模速率，隨著溫度的升高它的速率會(huì)略有改變，藍(lán)色的曲線是濕刻速率，隨著工藝溫度的增加，它的濕刻速率是極具降低的，尤其是在170到190攝氏度范圍內(nèi)，濕刻速度是大幅度降低，所以可以理解在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)它的模質(zhì)發(fā)生了重大的變化，當(dāng)然濕刻速率越低它的溫度越好。我們通過(guò)不同的溫度來(lái)看，很明顯可以看到在150、180這兩個(gè)溫度下，這個(gè)模質(zhì)是非常差的，濕刻之后可以非常明顯的看到它的效應(yīng)，所以從這個(gè)角度來(lái)講，低于180攝氏度的模層所起到的作用是保護(hù)的作用，可以承載很大的問(wèn)題。

　　另外一個(gè)我們從對(duì)工藝溫度的升高，對(duì)溝道損傷的角度來(lái)進(jìn)行分析，損傷很難通過(guò)直觀的參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)，主要有四種元素，包括硅、氧、氮、氫，除了氫之外，其他的都是幾乎看不到任何差別，氫是兩百攝氏度的ESL，它的氫含量略微比210攝氏度高一些。大家都知道氫的影響是非常顯著的，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中除了溫度之外，其他包括壓力、包等等參數(shù)完全是一樣的。當(dāng)看到200攝氏度的氫含量略高210的氫含量，氫部分進(jìn)入溝道當(dāng)中，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果在的不同。

　　最后總結(jié)一下，ESL沉積工藝溫度對(duì)IGZO TFT器件影響是有顯著影響的。更高的ESL工藝溫度，有助于得到跟高品質(zhì)的ESL模層。高品質(zhì)的ESL層可以有效保護(hù)器件背溝道，免受后續(xù)工藝及外界環(huán)境的影響，從而提升器件性能。過(guò)高的工藝溫度將加劇ESL沉積工藝本身對(duì)器件背溝道的影響，甚至?xí)?dǎo)致器件導(dǎo)體的結(jié)果。