【摘 要】
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抬高金属型金属氧化物（Elevated-Metal Metal-Oxide,EMMO）薄膜晶体管（Thin-Film Transisitors,TFTs）是非晶铟嫁锌氧化物（Amorphous Indium-Gallium-Zinc Oxide,a-IGZO）TFTs中的一种,其沟道内的缺陷较传统的a-IGZO TFTs更少,因此有着较好的电学特性。但是对于EMMO TFTs的可靠性研究较少,因此
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抬高金属型金属氧化物（Elevated-Metal Metal-Oxide,EMMO）薄膜晶体管（Thin-Film Transisitors,TFTs）是非晶铟嫁锌氧化物（Amorphous Indium-Gallium-Zinc Oxide,a-IGZO）TFTs中的一种,其沟道内的缺陷较传统的a-IGZO TFTs更少,因此有着较好的电学特性。但是对于EMMO TFTs的可靠性研究较少,因此本文针对EMMO TFTs在负偏压应力（Negative Bias Stress,NBS）、正偏压应力（Positive Gate Bias Stress,PBS）、负偏压光照应力（Negative Bias Illumination Stress,NBIS）以及正偏压光照应力（Positive Bias Illumination Stress,PBIS）下的可靠性进行了研究,并提出了相关的退化机制。在本研究中首次观察到了在NBS下器件的阈值电压（Threshold Voltage,VTH）、平带电压（Flat-band Voltage,VFB）和亚阈值摆幅（Subthreshold Swing,SS）增加的退化现象,并且这种退化可以快速恢复。本文提出在NBS下主要的退化机制是一价氧空位（Singly-Charged Oxygen Vacancy,Vo+）的产生。在 NBIS 下观察到了与 NBS 下类似的退化现象并且在撤除应力后出现了两段的恢复现象,这是因为在Vo-外还产生了二价氧空位（Doubly-Charged Oxygen Vacancy,Vo2+）。在 PBS 下观察到了转移曲线正漂的退化现象,其退化机制是Vo2+在背沟道处的积累;在PBIS下观察到VFB与SS增加的退化现象并且撤除应力后也出现了两段的恢复现象,这是因为除Vo2+在背沟道处积累外还产生了 Vo+。最后通过Silvaco TCAD对提出的退化机制进行了验证。EMMO TFT的迁移率有着较大的提升空间且用来形成导电源/漏的传统氧气400℃退火在实际应用中对基底材料要求较高。本文使用快速热退火（Rapid Thermal Annealing,RTA）来形成EMMO TFT的导电源/漏,并且利用RTA提高已形成导电源/漏的EMMO TFT的电学特性。通过对已形成/未形成导电源/漏的器件进行RTA条件的优化,确定对已形成导电源/漏的器件先以30℃/s升温至200℃再以10℃/s升温至300℃并退火5 s是较为理想的RTA条件,退火后器件的迁移率有较大提升;对未形成导电源/漏的器件在遮光下以20℃/s升温至250℃并退火40 s是较为理想的RTA条件,退火后器件的迁移率较高,SS较小,且线性度有所改善。通过RTA处理形成导电源/漏的EMMO TFT在直流栅应力下也展现出了良好的可靠性,在PBS与NBS应力下均未出现退化,但在蓝光光照下表现出了一定的退化。低温退火条件使得通过RTA处理形成导电源/漏的EMMO TFTs 比传统EMMO TFTs的发展前景更为广阔。
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