[科普中國(guó)]-氧化物薄膜晶體管

氧化物薄膜晶體管（英語(yǔ)：oxide thin-film transistor (TFT)）是場(chǎng)效應(yīng)管的一種特殊類型，這種技術(shù)把半導(dǎo)體有源層和介電質(zhì)以薄膜的形式沉積在制成襯底上。

簡(jiǎn)介氧化物薄膜晶體管和非晶硅薄膜晶體管的主要區(qū)別是電子通道的材料是氧化物而不是非晶硅。常用的襯底為二氧化硅。薄膜晶體管主要應(yīng)用于液晶顯示器（LCD）和有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體（OLED）中。在傳統(tǒng)的晶體管中，半導(dǎo)體材料為襯底，如晶圓。

薄膜晶體管（thin film transistor, TFT）是平板顯示的核心器件，不論AMLCD顯示還是AMOLED顯示，其每一個(gè)像素都依賴TFT進(jìn)行開關(guān)和驅(qū)動(dòng)。根據(jù)TFT有源層半導(dǎo)體材料的不同，當(dāng)前主流的TFT技術(shù)可分為氫化非晶硅（a-Si:H）TFT、低溫多晶硅（low-temperature poly-Si, LTPS。TFT和非晶氧化物（AOS）TFT。

其中，a-Si:HTFT和poly-Si TFT已經(jīng)在平板顯示面板工藝中實(shí)現(xiàn)了大面積產(chǎn)業(yè)化。然而，a-Si:H TFT較低的遷移率（ 30cm2/Vs）的新型氧化物半導(dǎo)體材料的開發(fā)將成為必須。

器件制備工藝的優(yōu)化氧化物TFT通常采用底柵交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，具體的制備工藝又可分為背溝道刻蝕工藝（BCE）和刻蝕阻擋層工藝（ESL）。其中，BCE工藝通過(guò)直接刻蝕源/漏導(dǎo)電薄膜圖形化形成源/漏電極，研究發(fā)現(xiàn)不論采用干法刻蝕還是濕法刻蝕，源/漏直接圖形化過(guò)程中的過(guò)刻蝕步驟將會(huì)對(duì)氧化物半導(dǎo)體有源層帶來(lái)影響，進(jìn)而造成器件特性變差。

而ESL工藝則通過(guò)在有源層之上淀積刻蝕阻擋層使得有源層不受源/漏圖形化所帶來(lái)的影響，因此易得到較好的器件特性。但是刻蝕阻擋層的淀積和圖形化將增加器件制備工藝的復(fù)雜度，此外對(duì)準(zhǔn)誤差的考慮還使得ESL工藝制備的器件溝道長(zhǎng)度無(wú)法很短，同時(shí)柵電極和源/漏電極之間較大的交疊量將引入較大的寄生電容因而限制器件在高速電路中的應(yīng)用。

BCE工藝以其工藝更簡(jiǎn)單以及在scaling down方面的優(yōu)勢(shì)受到了較多的關(guān)注，但是如何優(yōu)化源/漏刻蝕工藝以減小過(guò)刻蝕對(duì)器件特性帶來(lái)的不利影響成為了其研究重點(diǎn)。此外，如何優(yōu)化鈍化層制備工藝以減小鈍化層的淀積給器件帶來(lái)的不利影響同樣是關(guān)注點(diǎn)，例如采用PECVD生長(zhǎng)二氧化硅鈍化層時(shí)可能會(huì)在有源層中引入過(guò)量的氫導(dǎo)致器件無(wú)法獲得正常關(guān)斷特性等。

另一方面，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝同時(shí)減小寄生電容，頂柵自對(duì)準(zhǔn)工藝作為氧化物TFT制備的另一種選擇方案同樣受到了關(guān)注2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李斌 - 副教授 - 西南大學(xué)