新式透明氧化物半導體薄膜電晶體之製程開發

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Title:	新式透明氧化物半導體薄膜電晶體之製程開發
Authors:	李憶興
Contributors:	光電系統工程系
Keywords:	透明氧化物、半導體薄膜、電晶體
Date:	2012-12
Issue Date:	2013-04-16 19:01:33 (UTC+8)
Abstract:	研究利用自製的氧化銦、氧化鎵(或氧化鋁)陶瓷靶以及鋅金屬靶，以射頻磁控共濺鍍法沈積氧化銦鎵鋅(或氧化銦鋁鋅)薄膜於玻璃基板表面。增加氧化鎵沈積功率會對氧化銦鎵鋅薄膜之電阻率、穿透率以及光學能隙有明顯上升，不過在霍爾遷移率和載子濃度會下降；增加氧化銦沈積功率對薄膜穿透率、電阻率、光學能隙、霍爾遷移率造成明顯下降，然而載子濃度則明顯上升；增加鋅靶的沈積功率對薄膜霍爾電性與光學特性影響趨勢與氧化銦沈積功率相同。共濺鍍氧化銦鎵鋅薄膜電晶體元件製作矽晶圓上，當Ga2O3之沈積功率增加其元件ID-VG曲線會往右邊偏移，在150 W與175 W，Ion約在10-6 A，因此可知Ga2O3功率在150 W及175 W的短通道長度(L=10、16、30 μm)元件特性較佳。增加氧化鋁沈積功率(> 100 W)會對氧化銦鋁鋅薄膜之電阻率、穿透率以及光學能隙有明顯上升，不過在霍爾遷移率和載子濃度會下降；增加氧化銦沈積功率(< 100 W)對薄膜穿透率、電阻率、光學能隙、霍爾遷移率明顯下降，不過在載子濃大幅度上升；增加鋅靶的沈積功率對薄膜霍爾電性與光學特性影響趨勢與氧化銦沈積功率相同。共濺鍍氧化銦鋁鋅薄膜電晶體元件製作矽晶圓上，未進行通道後退火之元件並無電晶體元件開關特性；隨著退火溫度增加，開啟電流(Ion)與關閉電流(Ioff)也隨之上升、臨界電壓(Vth)也逐漸往負電壓偏移；當溫度到達300 ℃以上時，次臨界擺幅(S.S.)開始逐漸變差；然而退火溫度到達400 ℃時，因為In原子比例增加，Ga與Zn原子比例下降，因此使共濺鍍氧化銦鋁鋅薄膜載子濃度增加，電阻率下降，造成元件Vth往負電壓偏移。
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