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維信諾蔡世星

　　9月(yue)23日(ri)，2016中國(guo)平(ping)板顯示(shi)學術會(hui)議在合肥正在如(ru)火如(ru)荼的進(jin)行中，在第(di)一(yi)組TFT器件及相關技術論壇上，來自維(wei)信(xin)諾的蔡世星作(zuo)了《對ESL層工藝溫度影響非晶IGZO TFT性能的研究》的演(yan)講。以下為演(yan)講文字(zi)實錄：

　　首先介(jie)紹(shao)背景信息，非(fei)晶氧化(hua)物(wu)半導(dao)體(ti)比較普遍(bian)采用底(di)柵極堆(dui)疊結構的(de)器(qi)件結構，等等性能帶來了它非(fei)常(chang)大的(de)應(ying)用，主要表現在它非(fei)常(chang)適用于(yu)作為大尺寸的(de)TV背板(ban)技術。另外一個方面是源于(yu)它的(de)工藝溫度，未來有(you)可能是MOM最大的(de)發展方向上有(you)它的(de)用武之地，具體(ti)的(de)這邊簡單介(jie)紹(shao)一下它的(de)器(qi)件結構。

　　通常來(lai)講有BCE、ESL等結構(gou)(gou)，每種結構(gou)(gou)都(dou)有它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點(dian)，有優點(dian)也有缺(que)點(dian)。下面(mian)主要介(jie)紹一下底柵堆疊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)(gou)，BCE結構(gou)(gou)是完全(quan)裸露(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，在(zai)(zai)后(hou)續(xu)(xu)工藝(yi)(yi)，尤其是在(zai)(zai)它圖形化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程當中，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)背部通常會(hui)受到(dao)比較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)損(sun)傷(shang)，包(bao)括其他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一些(xie)雜質元素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。等等原因導致這種元素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)器件性能差一些(xie)，當然它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優勢是非(fei)(fei)常簡單，所(suo)以(yi)成本非(fei)(fei)常低(di)。它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)(gou)跟非(fei)(fei)晶(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)(gou)是完全(quan)一致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，假如說通過很小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改動(dong)，就(jiu)可(ke)以(yi)直接(jie)把一條非(fei)(fei)晶(jing)硅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產線納入進(jin)來(lai)。相對的(de)(de)(de)(de)(de)(de)另外(wai)一種對接(jie)是這邊(bian)介(jie)紹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)，最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同就(jiu)是在(zai)(zai)后(hou)續(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝(yi)(yi)當中來(lai)改變。

　　ESL工(gong)(gong)(gong)藝(yi)溫(wen)度對器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)影(ying)響和原因(yin)。首(shou)先是實踐方(fang)法，器(qi)件(jian)分(fen)(fen)為(wei)六層(ceng)，每一層(ceng)基本(ben)上(shang)都包括(kuo)成模、圖形化(hua)、攻克(ke)圖形化(hua)等，有(you)部分(fen)(fen)步(bu)驟包括(kuo)退(tui)步(bu)，主要是兩(liang)個(ge)地方(fang)，最(zui)后(hou)是圖形化(hua)之(zhi)后(hou)來完(wan)成。實驗(yan)過程(cheng)當(dang)中(zhong)在(zai)ESL工(gong)(gong)(gong)藝(yi)當(dang)中(zhong)，紫色地方(fang)會有(you)四(si)個(ge)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)條件(jian)，工(gong)(gong)(gong)藝(yi)條件(jian)分(fen)(fen)別是180、190、200、210，除了溫(wen)度有(you)差異之(zhi)外其他的(de)(de)(de)都是一樣的(de)(de)(de)。從(cong)最(zui)底下的(de)(de)(de)山積(ji)木，通(tong)過CBD的(de)(de)(de)方(fang)式來制備絕緣層(ceng)，通(tong)過CBD做(zuo)ESL。這邊放(fang)了三張圖片，原因(yin)是在(zai)最(zui)后(hou)一個(ge)最(zui)高溫(wen)210攝氏(shi)度的(de)(de)(de)時候，整個(ge)是導(dao)體狀態。通(tong)過這三張圖片來看，從(cong)180、190、200器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)特(te)性和均勻(yun)性都是在(zai)逐步(bu)改(gai)(gai)善。重點的(de)(de)(de)四(si)個(ge)參數，從(cong)左(zuo)到右基本(ben)上(shang)都是在(zai)不斷的(de)(de)(de)改(gai)(gai)善。

　　簡(jian)單來(lai)(lai)講線(xian)(xian)上是(shi)(shi)(shi)很簡(jian)單，從(cong)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)來(lai)(lai)看(kan)，溫(wen)(wen)(wen)度(du)也(ye)是(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)不(bu)斷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提升，導體也(ye)被破(po)壞了。我(wo)(wo)們(men)分析(xi)一(yi)下(xia)原因，從(cong)ESL的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)功能來(lai)(lai)講，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最大功能是(shi)(shi)(shi)防止工藝(yi)和外(wai)界(jie)環境對溝道層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，當然模(mo)(mo)質(zhi)越(yue)(yue)好(hao)(hao)效(xiao)果(guo)也(ye)越(yue)(yue)好(hao)(hao)。另外(wai)一(yi)個方面ESL層(ceng)本(ben)(ben)身(shen)(shen)也(ye)會被溝道造(zao)成(cheng)損(sun)(sun)傷(shang)，這些損(sun)(sun)傷(shang)造(zao)成(cheng)雜質(zhi)。主要是(shi)(shi)(shi)氫、氧、氮等等，簡(jian)單來(lai)(lai)說(shuo)這層(ceng)模(mo)(mo)長(chang)完(wan)之(zhi)后是(shi)(shi)(shi)起到(dao)(dao)保(bao)護(hu)作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，成(cheng)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程(cheng)(cheng)當中也(ye)是(shi)(shi)(shi)對器(qi)件有損(sun)(sun)傷(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。而工藝(yi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)(zai)這兩個效(xiao)應當中做(zuo)得是(shi)(shi)(shi)相反的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，如果(guo)說(shuo)在(zai)(zai)成(cheng)模(mo)(mo)過程(cheng)(cheng)中溫(wen)(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)高，它本(ben)(ben)身(shen)(shen)對ESL的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)損(sun)(sun)傷(shang)是(shi)(shi)(shi)加劇的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。模(mo)(mo)層(ceng)長(chang)完(wan)之(zhi)后，因為溫(wen)(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)高它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)質(zhi)越(yue)(yue)好(hao)(hao)，保(bao)護(hu)效(xiao)果(guo)也(ye)越(yue)(yue)好(hao)(hao)，所(suo)以(yi)是(shi)(shi)(shi)相反的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個作(zuo)用。我(wo)(wo)們(men)從(cong)兩個角(jiao)度(du)來(lai)(lai)看(kan)，第(di)一(yi)是(shi)(shi)(shi)模(mo)(mo)質(zhi)，第(di)二(er)是(shi)(shi)(shi)損(sun)(sun)傷(shang)角(jiao)度(du)，模(mo)(mo)質(zhi)我(wo)(wo)們(men)通過不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式來(lai)(lai)看(kan)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)況，紅色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這條線(xian)(xian)是(shi)(shi)(shi)成(cheng)模(mo)(mo)速率(lv)(lv)，隨著溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升高它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速率(lv)(lv)會略有改(gai)變(bian)，藍(lan)色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)曲線(xian)(xian)是(shi)(shi)(shi)濕刻(ke)速率(lv)(lv)，隨著工藝(yi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濕刻(ke)速率(lv)(lv)是(shi)(shi)(shi)極(ji)具降低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，尤其是(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)170到(dao)(dao)190攝氏(shi)度(du)范圍內(nei)，濕刻(ke)速度(du)是(shi)(shi)(shi)大幅度(du)降低(di)，所(suo)以(yi)可以(yi)理(li)解在(zai)(zai)這個溫(wen)(wen)(wen)度(du)區間內(nei)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)質(zhi)發生了重大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，當然濕刻(ke)速率(lv)(lv)越(yue)(yue)低(di)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)好(hao)(hao)。我(wo)(wo)們(men)通過不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)來(lai)(lai)看(kan)，很明(ming)(ming)顯(xian)(xian)可以(yi)看(kan)到(dao)(dao)在(zai)(zai)150、180這兩個溫(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)，這個模(mo)(mo)質(zhi)是(shi)(shi)(shi)非常差(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，濕刻(ke)之(zhi)后可以(yi)非常明(ming)(ming)顯(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)看(kan)到(dao)(dao)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)應，所(suo)以(yi)從(cong)這個角(jiao)度(du)來(lai)(lai)講，低(di)于(yu)180攝氏(shi)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)層(ceng)所(suo)起到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用是(shi)(shi)(shi)保(bao)護(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，可以(yi)承(cheng)載很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題。

　　另外(wai)一個我們從對工(gong)藝溫度的(de)升高(gao)，對溝道損傷(shang)的(de)角(jiao)度來進行分析，損傷(shang)很(hen)難通過直觀的(de)參數(shu)來評價(jia)，主要有(you)四種元(yuan)素，包括硅、氧、氮(dan)、氫(qing)(qing)，除了(le)氫(qing)(qing)之(zhi)外(wai)，其他(ta)的(de)都是幾乎看(kan)不到(dao)任何差別，氫(qing)(qing)是兩百(bai)攝(she)氏度的(de)ESL，它的(de)氫(qing)(qing)含量略微比(bi)210攝(she)氏度高(gao)一些。大家都知道氫(qing)(qing)的(de)影響是非(fei)常顯著的(de)，在(zai)這個過程當(dang)中除了(le)溫度之(zhi)外(wai)，其他(ta)包括壓力、包等等參數(shu)完全是一樣的(de)。當(dang)看(kan)到(dao)200攝(she)氏度的(de)氫(qing)(qing)含量略高(gao)210的(de)氫(qing)(qing)含量，氫(qing)(qing)部分進入溝道當(dang)中，導致實驗結果在(zai)的(de)不同。

　　最后(hou)(hou)總結(jie)一下，ESL沉(chen)積(ji)工(gong)藝(yi)溫度對IGZO TFT器(qi)(qi)件(jian)影(ying)(ying)響是有(you)(you)(you)顯(xian)著影(ying)(ying)響的(de)。更高的(de)ESL工(gong)藝(yi)溫度，有(you)(you)(you)助于(yu)得到(dao)跟高品(pin)質(zhi)的(de)ESL模層。高品(pin)質(zhi)的(de)ESL層可以有(you)(you)(you)效保(bao)護器(qi)(qi)件(jian)背溝道，免受后(hou)(hou)續工(gong)藝(yi)及外界(jie)環境(jing)的(de)影(ying)(ying)響，從而提升器(qi)(qi)件(jian)性(xing)能(neng)。過高的(de)工(gong)藝(yi)溫度將加劇ESL沉(chen)積(ji)工(gong)藝(yi)本身對器(qi)(qi)件(jian)背溝道的(de)影(ying)(ying)響，甚(shen)至會(hui)導致器(qi)(qi)件(jian)導體的(de)結(jie)果。