基于氧等离子体处理ZrO2的In2O3TFT的集成与应用

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2024-02-01

近年来，为了实现超高清（Ultra high definition,UHD）、4k和8k的高分辨率显示，显示器背板中的像素数量有所增加。更多数量和更大密度显示单元的运用，意味着显示面板使用功耗的进一步提高。因此，开发出能够应用于平板显示单元的低工作电压TFT具有较高的研究价值。高介电常数（高k）电介质材料，被广泛应用于TFT器件中来替代SiO2介电层，以达到降低操作电压和提高器件稳定性的双重作用。在高k介电材料的研究过程中，氧化锆（ZrO2）被认为是最有希望的候选材料，具有高的介电常数、高的击穿场强和宽的带隙，适用于TFT的低压操作。然而与SiO2的共价结构不同，ZrO2介电薄膜内部存在的高密度电子活性缺陷以及不期望的正电荷或偶极子，使之表现出高配位的离子键结构特性，会引起诸如电荷大量捕获及平带电压漂移之类的电学特性的不稳定性。

为此，可以通过叠层栅介质结构或掺杂杂质原子的方式来提高基于ZrO2的TFT的电学性能。但是叠层栅介质结构增加了介电层厚度，显著降低了有效栅电容。掺杂杂质原子通常需要高温后退火过程，这不仅增加了TFT制备过程中的能耗，还要求衬底耐高温。普通玻璃和有机基板等常规衬底材料会在受高温影响后软化，最终会影响TFT的电学性能。可见，这些解决方案仍然会损害TFT性能，因此不是TFT性能下降的最终解决方案。有研究报道，通过氧等离子体处理可以获得溶液法制备的高质量的SnO2薄膜。表明具有高能离子态的氧自由基团能够对薄膜中的氧缺陷态起到一定填充作用。将这一工艺用于制备ZrO2介电层，可以在对介电薄膜有最小损伤的同时提高基于ZrO2的TFT的电学性能。另外，ZrO2具有较高的与氧结合能，也有利于氧相关表面缺陷的钝化。