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非晶铟镓锌氧化物(amorphous Indium-Gallium-Zinc-Oxide,a-IGZO)薄膜晶体管(Thin-Film Transistor,TFT)以其较高的载流子迁移率、小的亚阈值摆幅(Subthreshold Swing,SS)、较低的制备温度以及良好的均一性越来越受到人们的关注,成为近儿年研究的热点。然而,在实际应用中a-IGZO TFT会受到直流(Direct Current,DC)偏压应力的影响,导致其性能发生退化。因此,本文第一部分研究了传统a-IGZO TFT在直流自加热应力下的退化。此外,由于漏端Offset a-IGZO TFT发展时间较短,关于其模型尚未有人研究。因此,本文第二部分研究了漏端Offset a-IGZO TFT的开态电流模型。1.传统a-IGZO TFT在直流自加热应力下的退化首先,本文研究了传统a-IGZOTFT在典型直流自加热应力下的退化规律,发现器件呈复杂的两阶段退化,第一阶段退化主要表现为转移特性曲线向正栅压(Gate Voltage,VG)方向漂移,而第二阶段退化主要表现为转移特性曲线向负VG方向漂移,且在第二阶段的负漂中亚阈值区与开态区相比退化更明显使得转移特性曲线出现驼峰(hump)电流。通过研究器件在恒定高电流下不同栅压的直流自加热应力条件下的退化,发现器件的退化由栅压决定;接着通过对比相同栅压下不同漏压的直流自加热应力条件下的退化,发现器件所加漏压越大,第二阶段的负漂退化量就会越大。本文认为第一阶段的退化机制是电子捕获效应,在正栅压的作用下电子被捕获在a-IGZO与栅极绝缘层界面或者电子注入到栅极绝缘层中,使得器件转移特性曲线向正VG方向漂移。第二阶段退化机制是吸附在钝化层中的H2O分子扩散到a-IGZO中释放电子本身变为正电荷H2O+或者H+,在正栅压的作用下电荷H2O+或者H+积累在a-IGZO与刻蚀阻挡层(Etch Stop Layer,ESL)的界面进而产生寄生沟道。随着应力时间的增加,寄生沟道处进一步积累正电荷,而主沟道处还存在电子捕获效应,使得寄生沟道较主沟道提前开启,由此产生了 hump电流。相同栅压的直流自加热应力条件下,漏压越大第二阶段负漂量越大,这主要是由于在直流自加热应力下会自发产生焦耳热,焦耳热使得器件内部温度升高,而漏压越大温度增加量越大,这样H2O分子释放电子变成正电荷的过程就会被加强,进而使得第二阶段的负漂退化量增加。2.漏端Offset a-IGZO TFT的开态电流模型另外,本文还研究了具有不同漏端Offset长度(Drain Offset Lengths,LDO)的a-IGZO TFT的电学特性,发现器件的阈值电压(threshold Voltage,Vth)、亚阈值摆幅、关态电流(off Current,Ioff)与LDO无明显依赖关系。通过分析漏端Offset区域的电流与电压关系,发现其遵循欧姆定律,由此提取出漏端Offset区域电阻(Drain Offset Resistance,RDO)。研究发现RDO与LDO成幂函数关系且幂次随栅源电压(Gateto Source Voltage,VGS)的增加而增加,基于此本文提出了RDO的经验公式。在此基础上,结合缓变沟道近似、沟道长度调制效应和栅压引起的载流子退化效应得到漏端Offset a-IGZO TFT的开态电流模型,实现了与实测的电流-电压(Current-Voltage,Ⅰ-Ⅴ)曲线较好的拟合。