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維信諾蔡世星

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

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

　　通常來講有BCE、ESL等結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)都有它的特點，有優(yōu)點也有缺點。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程當中，它的背部通常會受到比較大的損傷，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，當然它的優(yōu)勢是非常簡單，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，假如說通過很小的改動，就可以直接把一條非晶硅的產(chǎn)線納入進來。相對的另外一種對接是這邊介紹的情況，最大的不同就是在后續(xù)的工藝當中來改變。

　　ESL工藝溫度對器件的影響和原因。首先是實踐方法，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，主要是兩個地方，最后是圖形化之后來完成。實驗過程當中在ESL工藝當中，紫色地方會有四個工藝條件，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CBD的方式來制備絕緣層，通過CBD做ESL。這邊放了三張圖片，原因是在最后一個最高溫210攝氏度的時候，整個是導體狀態(tài)。通過這三張圖片來看，從180、190、200器件的特性和均勻性都是在逐步改善。重點的四個參數(shù)，從左到右基本上都是在不斷的改善。

　　簡單來講線上是很簡單，從不同的溫度來看，溫度也是在不斷的提升，導體也被破壞了。我們分析一下原因，從ESL的功能來講，它的最大功能是防止工藝和外界環(huán)境對溝道層的影響，當然模質(zhì)越好效果也越好。另外一個方面ESL層本身也會被溝道造成損傷，這些損傷造成雜質(zhì)。主要是氫、氧、氮等等，簡單來說這層模長完之后是起到保護作用的，成長的過程當中也是對器件有損傷的。而工藝溫度在這兩個效應當中做得是相反的，如果說在成模過程中溫度越高，它本身對ESL的損傷是加劇的。模層長完之后，因為溫度越高它的模質(zhì)越好，保護效果也越好，所以是相反的一個作用。我們從兩個角度來看，第一是模質(zhì)，第二是損傷角度，模質(zhì)我們通過不同的方式來看不同的狀況，紅色的這條線是成模速率，隨著溫度的升高它的速率會略有改變，藍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溫度區(qū)間內(nèi)它的模質(zhì)發(fā)生了重大的變化，當然濕刻速率越低它的溫度越好。我們通過不同的溫度來看，很明顯可以看到在150、180這兩個溫度下，這個模質(zhì)是非常差的，濕刻之后可以非常明顯的看到它的效應，所以從這個角度來講，低于180攝氏度的模層所起到的作用是保護的作用，可以承載很大的問題。

　　另外一個我們從對工藝溫度的升高，對溝道損傷的角度來進行分析，損傷很難通過直觀的參數(shù)來評價，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，在這個過程當中除了溫度之外，其他包括壓力、包等等參數(shù)完全是一樣的。當看到200攝氏度的氫含量略高210的氫含量，氫部分進入溝道當中，導致實驗結(jié)果在的不同。

　　最后總結(jié)一下，ESL沉積工藝溫度對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。過高的工藝溫度將加劇ESL沉積工藝本身對器件背溝道的影響，甚至會導致器件導體的結(jié)果。