维信诺蔡世星

　　9月23日，2016中国平板显示学术会议在合肥正在如火如荼的进行中，在第一组TFT器件及相关技术论坛上，来自维信诺的蔡世星作了《对ESL层工艺温度影响非晶IGZO TFT性能的研究》的演讲。以下为演讲文字实录：

　　首先介绍背景信息，非晶氧化物半导体比较普遍采用底栅极堆叠结构的器件结构，等等性能带来了它非常大的应用，主要表现在它非常适用于作为大尺寸的TV背板技术。另外一个方面是源于它的工艺温度，未来有可能是MOM最大的发展方向上有它的用武之地，具体的这边简单介绍一下它的器件结构。

　　通常来讲有BCE、ESL等结构，每种结构都有它的特点，有优点也有缺点。下面主要介绍一下底栅堆叠的结构，BCE结构是完全裸露的，在后续工艺，尤其是在它图形化的过程当中，它的背部通常会受到比较大的损伤，包括其他的一些杂质元素的影响。等等原因导致这种元素的器件性能差一些，当然它的优势是非常简单，所以成本非常低。它的结构跟非晶的结构是完全一致的，假如说通过很小的改动，就可以直接把一条非晶硅的产线纳入进来。相对的另外一种对接是这边介绍的情况，最大的不同就是在后续的工艺当中来改变。

　　ESL工艺温度对器件的影响和原因。首先是实践方法，器件分为六层，每一层基本上都包括成模、图形化、攻克图形化等，有部分步骤包括退步，主要是两个地方，最后是图形化之后来完成。实验过程当中在ESL工艺当中，紫色地方会有四个工艺条件，工艺条件分别是180、190、200、210，除了温度有差异之外其他的都是一样的。从最底下的山积木，通过CBD的方式来制备绝缘层，通过CBD做ESL。这边放了三张图片，原因是在最后一个最高温210摄氏度的时候，整个是导体状态。通过这三张图片来看，从180、190、200器件的特性和均匀性都是在逐步改善。重点的四个参数，从左到右基本上都是在不断的改善。

　　简单来讲线上是很简单，从不同的温度来看，温度也是在不断的提升，导体也被破坏了。我们分析一下原因，从ESL的功能来讲，它的最大功能是防止工艺和外界环境对沟道层的影响，当然模质越好效果也越好。另外一个方面ESL层本身也会被沟道造成损伤，这些损伤造成杂质。主要是氢、氧、氮等等，简单来说这层模长完之后是起到保护作用的，成长的过程当中也是对器件有损伤的。而工艺温度在这两个效应当中做得是相反的，如果说在成模过程中温度越高，它本身对ESL的损伤是加剧的。模层长完之后，因为温度越高它的模质越好，保护效果也越好，所以是相反的一个作用。我们从两个角度来看，第一是模质，第二是损伤角度，模质我们通过不同的方式来看不同的状况，红色的这条线是成模速率，随着温度的升高它的速率会略有改变，蓝色的曲线是湿刻速率，随着工艺温度的增加，它的湿刻速率是极具降低的，尤其是在170到190摄氏度范围内，湿刻速度是大幅度降低，所以可以理解在这个温度区间内它的模质发生了重大的变化，当然湿刻速率越低它的温度越好。我们通过不同的温度来看，很明显可以看到在150、180这两个温度下，这个模质是非常差的，湿刻之后可以非常明显的看到它的效应，所以从这个角度来讲，低于180摄氏度的模层所起到的作用是保护的作用，可以承载很大的问题。

　　另外一个我们从对工艺温度的升高，对沟道损伤的角度来进行分析，损伤很难通过直观的参数来评价，主要有四种元素，包括硅、氧、氮、氢，除了氢之外，其他的都是几乎看不到任何差别，氢是两百摄氏度的ESL，它的氢含量略微比210摄氏度高一些。大家都知道氢的影响是非常显着的，在这个过程当中除了温度之外，其他包括压力、包等等参数完全是一样的。当看到200摄氏度的氢含量略高210的氢含量，氢部分进入沟道当中，导致实验结果在的不同。

　　最后总结一下，ESL沉积工艺温度对IGZO TFT器件影响是有显着影响的。更高的ESL工艺温度，有助于得到跟高品质的ESL模层。高品质的ESL层可以有效保护器件背沟道，免受后续工艺及外界环境的影响，从而提升器件性能。过高的工艺温度将加剧ESL沉积工艺本身对器件背沟道的影响，甚至会导致器件导体的结果。