非對稱與對稱型非晶矽薄膜電晶體元件之照光特性研究 - 碩博士 ...

在a-Si:H TFT元件中，主要有兩大漏電流途徑：其一為由半導體層中a-Si中之缺陷所引起之漏電流，另一為半導體層a-Si因光照射所產生之漏電流。

由a-Si中之缺陷所引發之漏 ... 資料載入處理中... 跳到主要內容 臺灣博碩士論文加值系統 ::: 網站導覽| 首頁| 關於本站| 聯絡我們| 國圖首頁| 常見問題| 操作說明 English |FB專頁 |Mobile 免費會員 登入| 註冊 功能切換導覽列 (167.99.71.17)您好！臺灣時間：2022/05/0615:36 字體大小：       ::: 詳目顯示 recordfocus 第1筆/ 共1筆  /1頁 論文基本資料 摘要 外文摘要 目次 參考文獻 紙本論文 論文連結 QRCode 本論文永久網址: 複製永久網址Twitter研究生:鍾明達研究生(外文):Ming-TaChung論文名稱:非對稱與對稱型非晶矽薄膜電晶體元件之照光特性研究論文名稱(外文):InvestigationonLightIlluminationofAsymmetricandSymmetricaltypea-SiTFT指導教授:張守進指導教授(外文):Shoou-JinnChang學位類別:碩士校院名稱:國立成功大學系所名稱:電機工程學系碩博士班學門:工程學門學類:電資工程學類論文種類:學術論文論文出版年:2010畢業學年度:98語文別:中文論文頁數:101中文關鍵詞:非晶矽、薄膜電晶體外文關鍵詞:a-Si、TFT相關次數: 被引用:0點閱:904評分:下載:0書目收藏:0 在a-Si:HTFT元件中，主要有兩大漏電流途徑：其一為由半導體層中a-Si中之缺陷所引起之漏電流，另一為半導體層a-Si因光照射所產生之漏電流。

由a-Si中之缺陷所引發之漏電流，從製程方面之改善方式，一般採用氫化製程以及其他製程參數調整，達到成長低缺陷密度的a-Si:H薄膜，來降低其漏電流。

因a-Si受光照射所產生之漏電流，從設計面之改善方式，以”Bottongate”製程為例，一般採用”Island-In”(利用Gate金屬層來屏蔽來自於背光之照射光對a-Si影響之設計，)方式來降低光漏流對畫面顯示之影響，但此設計方式，於a-Si:HTFT的源極/汲極與半導體層之邊緣，因為無N+層阻擋電洞，而產生新的漏流途徑。

於實際應用中，在TFT之像素設計多為逆交錯型結構下(BottomGate形式)，由於閘極金屬層厚度影響(~3000?)，無法完全阻隔來自於面板下方背光模組所產生之光照射現象對半導體層之影響，即使TFT元件設計為”Island-In”架構，由實驗數據中，仍可觀察出其照光前後之差異性。

本論文主要探討在TFT之像素設計為逆交錯型結構下，搭配後通道蝕刻製程(BCE，Back-ChannelEtch)，對稱型TFT元件與非對稱型TFT元件之照光特性探討。

在不同的通道長度與通道寬度下，其包含遷移率、臨界電壓，Ion、Ioff之變化。

Therearetwomainwaysofleakagecurrentonthea-Si:HTFTdevice:oneisfromthedefectofa-Si,theotheriscausedbylighteffectofa-Si.Theleakagecurrentcausedbythedefectofa-Si,inmostcasesofimprovementmothodofprocess,theyadopthydrogenationprocessandothersprocessparametertuningtogainthelowerdefectdensityfilmofa-Si:Htoreducetheleakagecurrent.Theleakagecurrentcausedbythelighteffectofa-Si,inmostcasesofimprovementmothodofdesign,theyadopt“Island-in”(usemetallayerasmasktoshielda-Si:Hfromthelightofback-light)methodtolowerthedisplayimpactofleakagecurrentcausedbylighteffect,butinthecaseofthisdesign,itwilldevelopthenewleakagerouteduetothereiswithoutN+layertotrapelectricholeintheedgeofsource/drainandsemiconductorlayer.Fortherealisticapplication,theTFTpixeldesignisinvertedstaggeredstructure(BottomGateform),itcouldn’tfullystoptheimpactofthelightemissionfromtheback-lightunittothesemiconductorlayer.AlthoughthedesignofTFTdeviceis“Island-in”structure,fromtheexperimentdata,wecouldstillobservethedifferencebetweenw/lightemissionandw/olightemission.ThepapermainlydiscusslightfeatureofsymmetricandasymmetricTFTdevicewithback-channeletchprocess(BCE)ontheTFTpixeldesignofinvertedstaggeredstructure.Onthedifferentchannellengthandwidth,thechangeofelectronmobility,thresholdvoltage,Ion,andIoff. 目錄中文摘要Ⅰ英文摘要Ⅱ誌謝Ⅳ目錄Ⅴ表目Ⅶ圖目Ⅷ第一章序論11.1液晶顯示器結構21.2非晶矽薄膜電晶體簡介3第二章非晶矽薄膜電晶體72.1含氫非晶矽薄膜特性72.2薄膜電晶體元件物理特性122.2.1電流-電壓轉移特性132.2.2臨界電壓偏移192.3非對稱式與對稱式薄膜電晶體21第三章非晶矽薄膜電晶體製程243.1薄膜電晶體陣列製程243.2薄膜製程323.2.1電將輔助化學氣相沈積333.2.2濺渡製程343.3微影製程363.3.1光阻塗佈373.3.2曝光製程383.3.3顯影製程423.4蝕刻製程433.4.1濕式蝕刻製程443.4.2乾式蝕刻製程453.5光阻剝離製程473.6清潔製程48第四章實驗條件與結果504.1實驗條件564.1.1非對稱式薄膜電晶體佈局574.1.2對稱式薄膜電晶體佈局614.2量測結果624.2.1L=5.9umU-型薄膜電晶體(順偏)624.2.2L=5.9umU-型薄膜電晶體(逆偏)674.2.3L=5.9umU-型薄膜電晶體(順偏v.s.逆偏比較)(照光)724.2.4L=5.9umπ-型薄膜電晶體(順偏)774.2.5L=5.9umU-型薄膜電晶體v.s.π-型薄膜電晶體(順偏)(照光)824.2.6W=33um對稱型薄膜電晶體87第五章結論92參考文獻99表目錄表2.1薄膜電晶體元件特性表16表3.1氣相成膜法於a-SiTFT之應用32表3.2電將輔助化學氣象膜在TFT-LCD製程中的功能32表3.3顯影方式比較42表3.4溶劑型光阻剝離液物理性質47表3.5適用於TFT-LCD製程的洗淨法49表4.1實驗製程中各層薄膜厚度50表4.2實驗項目條件比較56表4.3L=5.9umU-type薄膜電晶體元件於順偏下照光前後之特性變化比較表62表4.4L=5.9umU-type薄膜電晶體元件於逆偏下照光前後之特性變化比較表67表4.5L=5.9umU-type薄膜電晶體元件於照光下順偏/逆偏之特性變化比較表72表4.6L=5.9umπ-type薄膜電晶體元件於順偏下照光前後之特性變化比較表77表4.7L=5.9umU-type與π-type薄膜電晶體元件於照光下順偏時之特性變化比較表82表4.7W=33um對稱型薄膜電晶體元件照光前後之特性變化比較表87表5.1非對稱式U-type、π-type與對稱式薄膜電晶體之特性變化比較表94圖目錄圖1.1TFTLCD內部構造2圖1.2主動式驅動型a-Si:HTFTLCD單位像素結構與等效電路4圖1.3面板上薄膜電晶體元件配置5圖1.4ShortingRingDiodes6圖1.5ShortingRingBack-to-BackDiodes6圖2.1單晶矽、非晶矽與含氫非晶矽結構與能帶圖7圖2.3a-Si：H薄膜受光照射後光電導大小與光照射強度成正比9圖2.3光漏流機制Id-Vg轉移特性曲線10圖2.4不同閘極驅動電壓下之載子聚積現象11圖2.5a-Si:HTFT之Id-Vg轉移特性曲線13圖2.6a-Si:HTFT在不同閘極電壓下Id對Vg的轉移特性曲線16圖2.7TFT在汲極電壓Vd=0.5V(線性區)下之轉移特性曲線17圖2.8TFT在汲極電壓Vd=12V(線性區)下之轉移特性曲線18圖2.912.5VstressforT=3600sId-Vg轉移特性曲線19圖2.10非晶矽中缺陷能態之產生機制20圖2.11氮化矽膜中電荷陷阱之產生機制20圖2.12Island-InTFT＆Island-outTFT21圖2.13背光照射下a-Si薄膜電晶體之轉移特性曲線(照度：2500lux)22圖2.14(a)非對稱式U型薄膜電晶體外觀(b)對稱型薄膜電晶體外觀23圖3.1薄膜電晶體製作流程24圖3.2GElayerDeposition-＞Exposure-＞Development-＞Etching-＞Strip25圖3.3Alhillock25圖3.4G-SiNxDeposition26圖3.5ASlayerDeposition26圖3.6ASlayerExposure-＞Development-＞Etching-＞Strip27圖3.7SDlayerDeposition-＞Exposure-＞Development-＞Etching-＞Strip28圖3.8因Motaper不佳導致SiNx覆蓋性不良29圖3.9BPlayerDeposition-＞Exposure-＞Development-＞Etching-＞Strip30圖3.10Viahole蝕刻造成Mo被去除30圖3.11ITOlayerDeposition-＞Exposure-＞Development-＞Etching-＞Strip31圖3.12薄膜電晶體完成圖31圖3.13電將輔助化學氣相沉積系統33圖3.14濺渡系統34圖3.15MagnetronDCSputtering35圖3.16微影製程流程36圖3.17光阻塗佈種類37圖3.18光阻種類37圖3.19Stepper與Scanner之不同38圖3.20單層光罩上馬賽克圖形39圖3.21使用馬賽克接合法之曝光結果40圖3.22Thedifferencebetweendithering＆H/S41圖3.23蝕刻製程種類43圖3.24化學蝕刻44圖3.25錐形蝕刻機制44圖3.26乾蝕刻機制45圖3.27蝕刻負載效應46圖3.28去光阻機制47圖4.1使用ProbeStation進行量測52圖4.2EasyExpert基本介面介紹52圖4.3.1SwitchingMatrix介面53圖4.3.2Probestation53圖4.4EasyExpert之Id-Vg量測曲線54圖4.5EasyExpert之Id-Vd量測曲線55圖4.6(a)單顆非對稱式π型TFT元件佈局圖58(b)單顆非對稱式U型TFT元件佈局圖58圖4.7(a)不同通道寬度下非對稱式π型薄膜電晶體佈局圖59(b)不同通道寬度下非對稱式U型薄膜電晶體佈局圖59圖4.8(a)非對稱式U型薄膜電晶體順偏訊號示意圖59(b)非對稱式U型薄膜電晶體逆偏訊號示意圖59圖4.9非對稱式π型薄膜電晶體W/L=29/5.9時的Id-Vg轉移特性曲線60圖4.10非對稱式π型薄膜電晶體W/L=29/5.9時的Id-Vd轉移特性曲線60圖4.11不同通道長度下單顆對稱性薄膜電晶體元件佈局圖61圖4.12L=5.9um，順偏下U型薄膜電晶體元件臨界電壓(線性區)隨W的變化曲線63圖4.13L=5.9um，順偏下U型薄膜電晶體臨界電壓(飽和區)隨W的變化曲線63圖4.14L=5.9um，順偏下U型薄膜電晶體遷移率(線性區)隨W的變化曲線64圖4.15L=5.9um，順偏下U型薄膜電晶體遷移率(飽和區))隨W的變化曲線64圖4.16L=5.9um，順偏下U型薄膜電晶體Ion(30V)隨W的變化曲線65圖4.17L=5.9um，順偏下U型薄膜電晶體Ioff(-6V)隨W的變化曲線65圖4.18L=5.9um，順偏下U型薄膜電晶體Ioff(-20V)隨W的變化曲線66圖4.19L=5.9um，順偏下U型薄膜電晶體開關電流比隨W的變化曲線66圖4.20L=5.9um，逆偏下U型薄膜電晶體元件臨界電壓(線性區)隨W的變化曲線68圖4.21L=5.9um，逆偏下U型薄膜電晶體臨界電壓(飽和區)隨W的變化曲線68圖4.22L=5.9um，逆偏下U型薄膜電晶體遷移率(線性區)隨W的變化曲線69圖4.23L=5.9um，逆偏下U型薄膜電晶體遷移率(飽和區)隨W的變化曲線69圖4.24L=5.9um，逆偏下U型薄膜電晶體Ion(30V)隨W的變化曲線70圖4.25L=5.9um，逆偏下U型薄膜電晶體Ioff(-6V)隨W的變化曲線70圖4.26L=5.9um，逆偏下U型薄膜電晶體Ioff(-20V)隨W的變化曲線71圖4.27L=5.9um，逆偏下U型薄膜電晶體開關電流比隨W的變化曲線71圖4.28L=5.9(照光)U型薄膜電晶體順逆偏下臨界電壓(線性區)隨W的變化曲線73圖4.29L=5.9(照光)U型薄膜電晶體順逆偏臨界電壓(飽和區)隨W的變化曲線73圖4.30L=5.9(照光)U型薄膜電晶體順逆偏下遷移率(線性區)隨W的變化曲線74圖4.31L=5.9(照光)U型薄膜電晶體順逆偏下遷移率(飽和區)隨W的變化曲線74圖4.32L=5.9(照光)U型薄膜電晶體順逆偏下Ion(30V)隨W的變化曲線75圖4.33L=5.9(照光)U型薄膜電晶體順逆偏下Ioff(-6V)隨W的變化曲線75圖4.34L=5.9(照光)U型薄膜電晶體順逆偏下Ioff(-20V)隨W的變化曲線76圖4.35L=5.9(照光)U型薄膜電晶體順逆偏下開關電流比隨W的變化曲線76圖4.36L=5.9um，順偏下π型薄膜電晶體臨界電壓(線性區)隨W的變化曲線78圖4.37L=5.9um，順偏下π型薄膜電晶體臨界電壓(飽和區))隨W的變化曲線78圖4.38L=5.9um，順偏下π型薄膜電晶體遷移率(線性區)隨W的變化曲線79圖4.39L=5.9um，順偏下π型薄膜電晶體遷移率(飽和區))隨W的變化曲線79圖4.40L=5.9um，順偏下π型薄膜電晶體Ion(30V)隨W的變化曲線80圖4.41L=5.9um，順偏下π型薄膜電晶體Ioff(-6V)隨W的變化曲線80圖4.42L=5.9um，順偏下π型薄膜電晶體Ioff(-20V)隨W的變化曲線81圖4.43L=5.9um，順偏下π型薄膜電晶體開關電流比隨W的變化曲線81圖4.44L=5.9um，順偏下π型與U型薄膜電晶體臨界電壓(線性區)隨W的變化曲線83圖4.45L=5.9um，順偏下π型與U型薄膜電晶體臨界電壓(飽和區)隨W的變化曲線83圖4.46L=5.9um，順偏下π型與U型薄膜電晶體遷移率(線性區)隨W的變化曲線84圖4.47L=5.9um，順偏下π型與U型薄膜電晶體遷移率(飽和區)隨W的變化曲線84圖4.48L=5.9um，順偏下π型與U型薄膜電晶體Ion(30V)隨W的變化曲線85圖4.49L=5.9um，順偏下π型與U型薄膜電晶體元件Ioff(-6V)隨W的變化曲線85圖4.50L=5.9um，順偏下π型與U型薄膜電晶體元件Ioff(-20V)隨W的變化曲線86圖4.51L=5.9um，順偏下π型與U型薄膜電晶體元件開關電流比隨W的變化曲線86圖4.52W=33um，對稱式薄膜電晶體元件臨界電壓(線性區)隨L的變化曲線88圖4.53W=33um，對稱式薄膜電晶體元件臨界電壓(飽和區)隨L的變化曲線88圖4.54W=33um，對稱式薄膜電晶體遷移率(線性區)隨L的變化曲線89圖4.55W=33um，對稱式薄膜電晶體遷移率(飽和區)隨L的變化曲線89圖4.56W=33um，對稱式薄膜電晶體Ion(30V)隨L的變化曲線90圖4.57W=33um，對稱式薄膜電晶體Ioff(-6V)隨L的變化曲線90圖4.58W=33um，對稱式薄膜電晶體Ioff(-20V隨L的變化曲線91圖4.59W=33um，對稱式薄膜電晶體開關電流比隨L的變化曲線91圖5.1直流分析時的薄膜電晶體等效電路92圖5.2非對稱式U-type、π-type與對稱式薄膜電晶體之臨界電壓比較96圖5.3非對稱式U-type、π-type與對稱式薄膜電晶體之遷移率比較96圖5.4非對稱式U-type、π-type與對稱式薄膜電晶體之Ion(30V)比較97圖5.5非對稱式U-type、π-type與對稱式薄膜電晶體之Ioff(-6V)、Ioff(-20V)比較97圖5.6非對稱式U-type、π-type與對稱式薄膜電晶體開關電流比之比較98 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