高效能透明氧化物薄膜電晶體研究(II)

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Title:	高效能透明氧化物薄膜電晶體研究(II)
Authors:	陳炳茂
Contributors:	光電系統工程系
Keywords:	氧化鋁鋅錫薄膜、氧化物半導體、稀有元素、X 光薄膜繞射儀、原子力顯微鏡
Date:	2012-12
Issue Date:	2013-04-17 13:02:10 (UTC+8)
Abstract:	於此研究中成功的製作出具有高載子遷移率(High Mobility)、及高透明度的氧化鋁鋅錫 (Aluminum Zinc Tin Oxide, AZTO) 薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)，並且對元件的基本電特性、材料特性、環境影響、溫度的影響及光敏感度等特性進行分析與探討。在現今的平面顯示器技術中，氧化物半導體(Oxide Semiconductor)具有高的載子遷移率，以及高的穿透率等特性，普遍被認為是下個世代顯示器的主流之一，但是目前研究提出之高效能氧化物薄膜電晶體其組成成分都含有稀散 (Rare Scattering elements)及稀有 (Rareelements)元素。在本研究中，成功開發出不含稀散及稀有元素的新式非晶態氧化物半導體材料-氧化鋁鋅錫，並成功製作出高效能氧化鋁鋅錫薄膜電晶體，其結構採用反交錯結構 (Staggered Structure)，藉由改變沉積薄膜時的製程參數與靶材的成分比例，探討薄膜組成變化對電晶體特性之影響，並利用多種電性量測方法釐清元件於各種環境、溫度、照光等條件下之影響。實驗結果顯示氧化鋁鋅錫比例為ZnO-SnO2-Al2O3(47:50:3mol%)氧通流量為2 sccm 及退火溫度為450 ℃時，可製造出最佳效能的薄膜電晶體，其臨界電壓(Threshold Voltage) 為5.56 V，次臨界擺幅(Sub-threshold Swing)為2.13 V/decade，且載子移動率高達7.47 cm2/Vs。在本研究中，亦利用各種材料分析儀器，如X 光薄膜繞射儀(X-Ray Diffraction, XRD)、掃描式電子顯微鏡(Scanning electron microscope,SEM)、原子力顯微鏡(Atomic Force Microcopy, AFM)、X 射線光電子光譜儀(X-Ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)等來針對氧化鋁鋅錫半導體薄膜之結晶性(Crystallization)、薄膜厚度、晶粒大小、薄膜表面形貌 (Surface Morphology)、組成成分、穿透率以及吸收率等特性進行分析與研究。
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