基于氧等離子體處理ZrO2的In2O3TFT的集成與應用

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2024-02-01

近年來，為了實現(xiàn)超高清（Ultra high definition,UHD）、4k和8k的高分辨率顯示，顯示器背板中的像素數(shù)量有所增加。更多數(shù)量和更大密度顯示單元的運用，意味著顯示面板使用功耗的進一步提高。因此，開發(fā)出能夠應用于平板顯示單元的低工作電壓TFT具有較高的研究價值。高介電常數(shù)（高k）電介質材料，被廣泛應用于TFT器件中來替代SiO2介電層，以達到降低操作電壓和提高器件穩(wěn)定性的雙重作用。在高k介電材料的研究過程中，氧化鋯（ZrO2）被認為是最有希望的候選材料，具有高的介電常數(shù)、高的擊穿場強和寬的帶隙，適用于TFT的低壓操作。然而與SiO2的共價結構不同，ZrO2介電薄膜內部存在的高密度電子活性缺陷以及不期望的正電荷或偶極子，使之表現(xiàn)出高配位的離子鍵結構特性，會引起諸如電荷大量捕獲及平帶電壓漂移之類的電學特性的不穩(wěn)定性。

為此，可以通過疊層柵介質結構或摻雜雜質原子的方式來提高基于ZrO2的TFT的電學性能。但是疊層柵介質結構增加了介電層厚度，顯著降低了有效柵電容。摻雜雜質原子通常需要高溫后退火過程，這不僅增加了TFT制備過程中的能耗，還要求襯底耐高溫。普通玻璃和有機基板等常規(guī)襯底材料會在受高溫影響后軟化，最終會影響TFT的電學性能?？梢?，這些解決方案仍然會損害TFT性能，因此不是TFT性能下降的最終解決方案。有研究報道，通過氧等離子體處理可以獲得溶液法制備的高質量的SnO2薄膜。表明具有高能離子態(tài)的氧自由基團能夠對薄膜中的氧缺陷態(tài)起到一定填充作用。將這一工藝用于制備ZrO2介電層，可以在對介電薄膜有最小損傷的同時提高基于ZrO2的TFT的電學性能。另外，ZrO2具有較高的與氧結合能，也有利于氧相關表面缺陷的鈍化。