溝長L對BCE型a-IGZOTFT電學(xué)特性影響探究小結(jié)PPT課件

1、1溝長溝長L對對BCE型型a-IGZO TFT電學(xué)特性影響電學(xué)特性影響探究小結(jié)探究小結(jié)12/11 組會報告2p 實驗實驗現(xiàn)象結(jié)果分析：現(xiàn)象結(jié)果分析： 溝長減小到L=20um時Id-Vg特性曲線開始左移，沒有明顯的Hump現(xiàn)象。 溝長L=10-20 um特性曲線左移量相對較小，Ids電流增大在一個數(shù)量級之內(nèi)；當(dāng)溝長減小到L=5um時退化非常時退化非常嚴(yán)重嚴(yán)重。 Id-Vg轉(zhuǎn)移特性左移退化量隨著溝長減小表現(xiàn)出遞增趨勢隨著溝長減小表現(xiàn)出遞增趨勢。1.11 不同溝長不同溝長L空氣中轉(zhuǎn)移特性測試結(jié)果空氣中轉(zhuǎn)移特性測試結(jié)果31.12p 空氣中水汽吸附在有源層背表面發(fā)生反應(yīng)： M-O-M+H2O 2M-OH

2、+Vo+e-H2O（空氣）（空氣）前、背界面能帶示意圖前、背界面能帶示意圖Back surface H2O（空氣）（空氣）Before exposure to H2OAfter exposure to H2O41.13情形一：情形一：情形二：情形二：51.14p 源源/漏金屬漏金屬AZO與與有源有源層形成歐姆接觸：層形成歐姆接觸： 空氣中水汽吸附在背界面提供額外載流子電子，載流子濃度提升，費(fèi)米能級抬升，電子電子大量通過S/D之間背界面通路流過形成背界面通路流過形成S/D泄漏電流泄漏電流I leakage引起轉(zhuǎn)移特引起轉(zhuǎn)移特性性Id-Vg左移左移。 溝長L減小到一定尺寸之下，Vds橫向電場作用源

3、端與IGZO接觸勢壘降低，高電高電子濃度金屬子濃度金屬AZO電子注入到導(dǎo)電通路，增大通路Nd。 主主溝道通路溝道通路 Total RT=Vds/Ids=rch*L+2Rs/d，交疊電阻及溝道電阻較大，電子注入帶來影響較小。61.15p 導(dǎo)電導(dǎo)電機(jī)制：機(jī)制：Percolation conduction+Trap-limited conductionp 水汽吸附提供額外載流子電子，兩個導(dǎo)電通路：Ifront +Iback，背表面通路更更容易開啟容易開啟，形成S/D泄漏電流Iback71.1681.17p 亞閾值區(qū)亞閾值區(qū)/線性區(qū)導(dǎo)電電流線性區(qū)導(dǎo)電電流Ids:91.18高電導(dǎo)積累區(qū)逐漸靠近10溝長溝

4、長L對對BCE型型a-IGZO TFT電學(xué)特性影響電學(xué)特性影響1/4 組會報告111.1p 金半接觸：金半接觸：p a-IGZO 是是n型半導(dǎo)體，形成型半導(dǎo)體，形成n溝道溝道： 耗盡型器件，主要考慮DOS中類中類受主受主 態(tài)態(tài)：帶尾態(tài)Nta和深能級態(tài)Nga121.1131.1141.1實驗結(jié)果實驗結(jié)果-WL1.1161.2 a-IGZO TFT二維器件仿真二維器件仿真底柵交疊型器件二維仿真結(jié)構(gòu)示意圖底柵交疊型器件二維仿真結(jié)構(gòu)示意圖LLov=2umTze-Ching Fung,et Journal of Applied Physics (2009)p n型型器件，主要考慮主要考慮DOS中類受主態(tài)

5、：帶尾態(tài)中類受主態(tài)：帶尾態(tài)Nta和深能級態(tài)和深能級態(tài)Ngap 仿真過程中：仿真過程中： 帶尾態(tài)（帶尾態(tài)（Nta 和和 Wta）增加）增加，使得亞閾值擺幅SS增大增大及開態(tài)電流Ion減小減小 深能級態(tài)（深能級態(tài)（Nga 和和 Wga）增加）增加，使得開啟電壓Von正向移動正向移動，轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性整體整體正向移動正向移動p 柵介質(zhì)柵介質(zhì)dSiO2=100nm，有源層，有源層digzo=20nm，溝長溝長L=20um，有源區(qū)，有源區(qū)N型摻雜型摻雜7e15cm-3 ：171.2 a-IGZO TFT二維器件仿真二維器件仿真p 溝道長度溝道長度L=20um，有源區(qū)，有源區(qū)N型摻型摻7e14cm-13

6、不同有源層不同有源層IGZO厚度厚度d轉(zhuǎn)移特性對比：轉(zhuǎn)移特性對比： 隨著dIGZO增加增加，Id-Vg轉(zhuǎn)移左移，開啟Von減小減小，器件更容易開啟；亞閾值擺幅SS增大增大，柵控能力減弱。p 有源層有源層IGZOd=40nm，有源區(qū)，有源區(qū)N型摻型摻7e14cm-13 ，不同溝長轉(zhuǎn)移特性對比：，不同溝長轉(zhuǎn)移特性對比： 隨著溝長L減小，未出現(xiàn)Von減小，Isubthreshold增大的現(xiàn)象，亞閾值區(qū)基本亞閾值區(qū)基本 重合重合，開態(tài)電流隨L減小而增大。181.2 a-IGZO TFT二維器件仿真二維器件仿真p 有源層厚度有源層厚度 dIGZO=20nm ，柵介質(zhì)層，柵介質(zhì)層dSiO2 =100nm

7、溝長溝長L=20 ump 有源有源層層n型摻雜濃度型摻雜濃度 Nd =7e15 cm-3p 背界面固定正電荷量背界面固定正電荷量 8e11cm-2p 背界面固定正電荷量背界面固定正電荷量191.12 a-IGZO TFT二維器件仿真二維器件仿真p 不同有源層厚度不同有源層厚度 dIGZO，背界面正電荷作用，背界面正電荷作用轉(zhuǎn)移特性對比轉(zhuǎn)移特性對比p 不同溝長不同溝長L，背界面正電荷作用轉(zhuǎn)移特性，背界面正電荷作用轉(zhuǎn)移特性 對比對比p 背界面固定正電荷量背界面固定正電荷量201.12 a-IGZO TFT二維器件仿真二維器件仿真p 有源層厚度有源層厚度 dIGZO=20nm 柵介質(zhì)層?xùn)沤橘|(zhì)層dSiO2= 100nm 溝長溝長L=20ump 前界面有源前界面有源層層n型摻雜濃度型摻雜濃度 Nd=7e14 cm-3 ， 背界面薄層重?fù)诫s背界面薄層重?fù)诫s p 背界面薄層重?fù)诫s背界面薄層重?fù)诫sp 背界面重?fù)诫s薄層厚度背界面重?fù)诫s薄層厚度5nm211.12 a-IGZO TF