第09章-多种薄膜晶体管

第9章多种薄膜晶体管长春工业大学王丽娟2013年02月10日平板显示技术基础，2013年，北京大学出版社2本章主要内容9.1多晶硅薄膜晶体管9.2氧化物薄膜晶体管9.4有机薄膜晶体管9.3化合物薄膜晶体管39.1多晶硅薄膜晶体管挑战1）存在小尺寸效应2）关态电流大3）低温大面积制作困难4）设计和研发成本高特点1）高迁移率2）容易p型和n型掺杂3）自对准结构4）抗光干扰能力强5）抗电磁干扰能力强n沟道p-SiTFTp沟道p-SiTFT漏极源极源极源区（n+）漏区（n+）漏区（p+）源区（p+）4a-Si:HTFT手机驱动模块KeyRequirementa-SiTFTImageQualityLowPowerCompactDigitalDataLowVoltageLowcostRobustDesignspeedX00行驱动IC列驱动IC9.1多晶硅薄膜晶体管需要独立的驱动IC5KeyRequirementLTPSImageQualityLowPowerCompactDigitalDataLowVoltageLowcostRobustDesignspeed9.1多晶硅薄膜晶体管LTPSTFT手机驱动模块行驱动IC列驱动IC周边驱动与显示区域集成一体化69.1多晶硅薄膜晶体管像素结构LOS区域（LDD）漏极源极子栅极栅极1.交叠结构与自对准结构2.偏移结构和LDD结构3.部分a-Si:H沟道结构4.子栅极结构5.多栅极结构沟道区（p-Si）栅极自对准结构LDD结构子栅极结构79.1多晶硅薄膜晶体管叠层存储电容结构Cs2Cs1ClcM2M3ITO共用电极M1ITOM3ITO第三介质层第二介质层SiNx介质层源漏金属M2第一介质层绝缘层金属M3多晶硅栅极M1金属M1为栅极金属，M2为源漏电极，M3为第三层金属；金属层M3有两种作用：1）充当薄膜晶体管的的遮光层，相当于彩膜基板上的黑矩阵，彩膜基板不用再制作黑矩阵，节省了材料及成本；2）作为存储电容的一个电极，与公共信号线相连。89.1多晶硅薄膜晶体管叠层存储电容结构存储电容由两个并联的存储电容相叠构成；存储电容Cs1：为源漏金属M2和金属层M3，中间夹着的SiNx介质层构成；存储电容Cs2：由金属层M3和像素电极ITO，中间夹着的第三介质层构成。液晶像素电容Clc：由阵列基板的像素电极ITO和彩膜基板上共用电极，中间夹着液晶材料构成。Cs2Cs1ClcM2M3ITO共用电极M1ITOM399.2氧化物薄膜晶体管三星的透明氧化锌TFT的AMOLED半导体材料氧化物多晶硅非晶硅有机物工艺温度接近室温大于550°C350°C左右接近室温稳定性好较好一般差迁移率cm2/Vs1~102＞10211成本低高一般低透明度透明不透明不透明不透明1.磁控溅射法2.脉冲激光沉积技术3.分子束外延技术4.溶胶-凝胶法109.3化合物薄膜晶体管氨水为0.1mol/L和0.7mol/L时CdS薄膜的SEM1935年P.K.Weimer的第一个薄膜晶体管为采用硫化镉（CdS）的化合物薄膜晶体管。另外，还有CdSe等半导体材料的化合物薄膜晶体管。119.4有机薄膜晶体管索尼公司可以卷曲的OTFTOLED显示器并五苯(pentacene)酞菁化合物(phthalocyanincecompound)聚噻酚(Poly(3-alkyl)thiophene)常见的有机薄膜晶体管的材料129.4有机薄膜晶体管玻璃或柔性衬底玻璃或柔性衬底栅绝缘层有机半导体有源层源电极漏电极柵电极源电极漏电极（a）顶接触结构（b）底接触结构玻璃或柔性衬底玻璃或柔性衬底柵电极栅绝缘层有机半导体有源层源电极漏电极源电极漏电极（a）顶接触结构（b）底接触结构13晶振片挡板原料加热源旋转真空蒸镀溶液旋涂有机薄膜的制备方法14微接触印刷术Cr栅极制备源漏电极沉积有机半导体溶液聚合物溶液滴入沟道内图案化金属有机薄膜的制备方法15（a）酞菁锌(ZnPc)，（b）联六苯(p-6P)薄膜形貌对迁移率的影响（c）2nmp-6P；（d）3nmZnPc/2nmp-6P（e）20nmZnPc/2nmp-6P；（f）20nmZnPc16本章小结（1）多晶硅薄膜晶体管低温多晶硅的工艺要比非晶硅工艺复杂，有8次光刻、9次光刻和5次光刻的工艺流程等。（2）氧化物薄膜晶体管主要有氧化锌（ZnO）、铟镓锌氧（InGaZnO）、铟锌氧（InZnO）、铟锡氧（InSnO）等。（3）化合物薄膜晶体管主要有CdSeTFT和CdSTFT两种。（4）有机薄膜晶体管代表性的高迁移率有机半导体材料主要有并五苯、并四苯、酞菁化合物、聚噻吩、六噻吩等。