搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

氢元素对铟镓锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

邵龑 丁士进

氢元素对铟镓锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

邵龑, 丁士进
PDF
导出引用
  • 对国际上有关铟镓锌氧化物薄膜晶体管中氢元素的来源、存在形式、表征方法以及对器件性能的影响进行了综述.氢元素是铟镓锌氧化物薄膜晶体管中最为常见的杂质元素,能以正离子和负离子两种形式存在于薄膜晶体管的沟道中,并对器件性能和电学可靠性产生影响.对铟镓锌氧化物薄膜晶体管而言,沟道中氢元素浓度越高,其场效应迁移率越高、亚阈值摆幅越小、器件的电学稳定性也越好.同时,工艺处理温度过低或过高都不利于其器件性能的改善,通常以200300℃为宜.
      通信作者: 丁士进, sjding@fudan.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61474027)资助的课题.
    [1]

    van de Walle C G 2000 Phys. Rev. Lett. 85 1012

    [2]

    Hofmann D M, Hofstaetter A, Leiter F, Zhou H, Henecker F, Meyer B K, Orlinskii S B, Schmidt J, Baranov P G 2002 Phys. Rev. Lett. 88 45504

    [3]

    van de Walle C G, Neugebauer J 2003 Nature 423 626

    [4]

    Du M H, M H, Biswas K 2011 Phys. Rev. Lett. 106 115502

    [5]

    Nomura K, Ohta H, Takagi A, Kamiya T, Hirano M, Hosono H 2004 Nature 432 488

    [6]

    Tsao S W, Chang T C, Huang S Y, Chen M C, Chen S C, Tsai C T, Kuo Y J, Chen Y C, Wu W C 2010 Solid State Electron. 54 1497

    [7]

    Miyase T, Watanabe K, Sakaguchi I, Ohashi N, Domen K, Nomura K, Hiramatsu H, Kumomi H, Hosono H, Kamiya T 2014 ECS J. Solid State SC. 3 Q3085

    [8]

    Tang H, Ishikawa K, Ide K, Hiramatsu H, Ueda S, Ohashi N, Kumomi H, Hosono H, Kamiya T 2015 J. Appl. Phys. 118 205703

    [9]

    Kim T, Nam Y, Hur J, Park S H, Jeon S 2016 IEEE Electr. Dev. Lett. 37 1131

    [10]

    Hino A, Morita S, Yasuno S, Kishi T, Hayashi K, Kugimiya T 2012 J. Appl. Phys. 2 114515

    [11]

    Tari A, Lee C H, Wong W S 2015 Appl. Phys. Lett. 107 023501

    [12]

    Nam Y, Kim H O, Cho S H, Hwang C S, Kim T, Jeon S, Park S H 2016 J. Inform. Display 17 65

    [13]

    Zheng L L, Ma Q, Wang Y H, Liu W J, Ding S J, Zhang D W 2016 IEEE Electr. Dev. Lett. 37 743

    [14]

    Kim E, Kim C K, Lee M K, Bang T, Choi Y K, Park S H, Choi K C 2016 Appl. Phys. Lett. 108 182104

    [15]

    Kulchaisit C, Ishikawa Y, Fujii M N, Yamazki H, Bermundo J P S, Ishikawa S, Miyasako T, Katsui H, Tanaka K, Hamada K, Horita M, Uraoka Y 2016 J. Display Technol. 12 263

    [16]

    Jung C H, Kim D J, Kang Y K, Yoon D H 2009 Thin Solid Films 517 4078

    [17]

    Abliz A, Wang J L, Xu L, Wan D, Liao L, Ye C, Liu C S Jiang C Z, Chen H P, Guo T L 2016 Appl. Phys. Lett. 108 213501

    [18]

    Jeong S K, Kim M H, Lee S Y, Seo H, Choi D K 2014 Nanoscale Res. Lett. 9 619

    [19]

    Kim H J, Park S Y, Jung H Y, Son B G, Lee C K, Lee C K, Jeong J H, Mo Y G, Son K S, Ryu M K, Lee S, Jeong J K 2013 J. Phys. D: Appl. Phys. 46 055104

    [20]

    Oh S I, Choi G, Hwang H, Lu W, Jang J H 2013 IEEE Trans. Electron Dev. 60 2537

    [21]

    Oh S I, Woo J M, Jang J H 2016 IEEE Trans. Electron Dev. 63 1910

    [22]

    Fujii M N, Ishikawa Y, Horita M, Uraoka Y 2014 ECS J. Solid State SC. 3 Q3050

    [23]

    Bermundo J P S, Ishikawa Y, Fujii M N, Ikenoue H, Uraoka Y 2017 Appl. Phys. Lett. 110 133503

    [24]

    Kim J, Bang S, Lee S, Shin S, Park J 2012 J. Mater. Res. 27 2318

    [25]

    Ahn B D, Shin H S, Kim H J, Park J S 2008 Appl. Phys. Lett. 93 203506

    [26]

    Kim M H, Choi M J, Kimura K, Kobayashi H, Choi D K 2016 Solid State Electron. 126 87

    [27]

    Abliz A, Gao Q, Wan D, Liu X Q, Xu L, Liu C S, Jiang C Z, Li X F, Chen H P, Guo T L, Li J C, Liao L 2017 ACS Appl. Mater. Inter. 9 10798

    [28]

    Ahn B D, Park J S, Chung K B 2014 Appl. Phys. Lett. 105 163505

    [29]

    Bang J, Matsuishi S, Hosono H 2017 Appl. Phys. Lett. 110 232105

    [30]

    Chen G F, Chang T C, Chen H M, Chen B W, Chen H C, Li C Y, Tai Y H, Hung Y J, Cheng K C, Huang C S, Chen K K, Lu H H, Lin Y H 2017 IEEE Electr. Dev. Lett. 38 334

    [31]

    Chen C, Cheng K C, Chagarov E, Kanicki J 2011 Jpn. J. Appl. Phys. 50 091102

    [32]

    Hwang E S, Kim J S, Jeon S M, Lee S J, Jang Y J, Cho D Y, Hwang C S 2018 Nanotechnology 29 155203

    [33]

    Nakashima M, Oota M, Ishihara N, Nonaka Y, Hirohashi T, Takahashi M, Yamazaki S, Obonai T, Hosaka Y, Koezuka J 2014 J. Appl. Phys. 116 213703

    [34]

    Li Y J, Liu Z L, Jiang K, Hu X F 2013 J. Non-Cryst. Solids 378 50

    [35]

    Sallis S, Butler B T, Quackenbush N F, Williams D S, Junda M, Fischer D A, Woicik J C, Podraza N J, White B E, Walsh A, Piper L F J 2014 Appl. Phys. Lett. 104 232108

    [36]

    Nguyen T T T, Aventurier B, Renault O, Terlier T, Barnes J P, Templier F 2014 21st International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and DevicesTFT Technologies and FPD Materials (AM-FPD) Ryukoku Univ. Kyoto, Japan, July 2-4, 2014 p149

    [37]

    Hina A, Takanashi Y, Tao H, Morita S, Ochi M, Goto H, Hayashi K, Kugimiya T 2014 J. Vac. Sci. Technol. B 32 031210

    [38]

    Nguyen T T T, Aventurier B, Terlier T, Barnes J P, Templier F 2017 J. Display Technol. 11 554

    [39]

    Chang Y H, Yu M J, Lin R P, Hsu C P, Hou T H 2016 Appl. Phys. Lett. 108 033502

    [40]

    Nomura K, Kamiya T, Hosono H 2013 ECS J. Solid State SC. 2 P5

    [41]

    Ide K, Kikuchi Y, Nomura K, Kimura M, Kamiya T, Hosono H 2011 Appl. Phys. Lett. 99 093507

    [42]

    Hanyu Y, Abe K, Domen K, Nomura K, Hiramatsu H, Kumomi H, Hosono H, Kamiya T 2014 J. Display Technol. 10 979

    [43]

    Domen K, Miyase T, Abe K, Hosono H, Kamiya T 2014 J. Display Technol. 10 975

    [44]

    Nomura K, Kamiya T, Ohta H, Hirano M, Hosono H 2008 Appl. Phys. Lett. 93 192107

    [45]

    Ochi M, Hino A, Goto H, Hayashi K, Kugimiya T 2017 ECS J. Solid State SC. 6 247

    [46]

    Jeon J K, Um J G, Lee S, Jang J 2017 AIP Adv. 7 125110

    [47]

    Lu Y F, Ni H Q, Mai Z H, Ren Z M 2000 J. Appl. Phys. 88 498

    [48]

    Lavrov E V 2003 Physica B 340-342 195

    [49]

    Aldridge S, Downs A J 2001 Chem. Rev. 101 3305

    [50]

    Hanyu Y, Domen K, Nomura K, Hiramatsu H, Kumomi H, Hosono H, Kamiya T 2013 Appl. Phys. Lett. 103 202114

    [51]

    Noh H K, Park J S, Chang K J 2013 J. Appl. Phys. 113 063712

  • [1]

    van de Walle C G 2000 Phys. Rev. Lett. 85 1012

    [2]

    Hofmann D M, Hofstaetter A, Leiter F, Zhou H, Henecker F, Meyer B K, Orlinskii S B, Schmidt J, Baranov P G 2002 Phys. Rev. Lett. 88 45504

    [3]

    van de Walle C G, Neugebauer J 2003 Nature 423 626

    [4]

    Du M H, M H, Biswas K 2011 Phys. Rev. Lett. 106 115502

    [5]

    Nomura K, Ohta H, Takagi A, Kamiya T, Hirano M, Hosono H 2004 Nature 432 488

    [6]

    Tsao S W, Chang T C, Huang S Y, Chen M C, Chen S C, Tsai C T, Kuo Y J, Chen Y C, Wu W C 2010 Solid State Electron. 54 1497

    [7]

    Miyase T, Watanabe K, Sakaguchi I, Ohashi N, Domen K, Nomura K, Hiramatsu H, Kumomi H, Hosono H, Kamiya T 2014 ECS J. Solid State SC. 3 Q3085

    [8]

    Tang H, Ishikawa K, Ide K, Hiramatsu H, Ueda S, Ohashi N, Kumomi H, Hosono H, Kamiya T 2015 J. Appl. Phys. 118 205703

    [9]

    Kim T, Nam Y, Hur J, Park S H, Jeon S 2016 IEEE Electr. Dev. Lett. 37 1131

    [10]

    Hino A, Morita S, Yasuno S, Kishi T, Hayashi K, Kugimiya T 2012 J. Appl. Phys. 2 114515

    [11]

    Tari A, Lee C H, Wong W S 2015 Appl. Phys. Lett. 107 023501

    [12]

    Nam Y, Kim H O, Cho S H, Hwang C S, Kim T, Jeon S, Park S H 2016 J. Inform. Display 17 65

    [13]

    Zheng L L, Ma Q, Wang Y H, Liu W J, Ding S J, Zhang D W 2016 IEEE Electr. Dev. Lett. 37 743

    [14]

    Kim E, Kim C K, Lee M K, Bang T, Choi Y K, Park S H, Choi K C 2016 Appl. Phys. Lett. 108 182104

    [15]

    Kulchaisit C, Ishikawa Y, Fujii M N, Yamazki H, Bermundo J P S, Ishikawa S, Miyasako T, Katsui H, Tanaka K, Hamada K, Horita M, Uraoka Y 2016 J. Display Technol. 12 263

    [16]

    Jung C H, Kim D J, Kang Y K, Yoon D H 2009 Thin Solid Films 517 4078

    [17]

    Abliz A, Wang J L, Xu L, Wan D, Liao L, Ye C, Liu C S Jiang C Z, Chen H P, Guo T L 2016 Appl. Phys. Lett. 108 213501

    [18]

    Jeong S K, Kim M H, Lee S Y, Seo H, Choi D K 2014 Nanoscale Res. Lett. 9 619

    [19]

    Kim H J, Park S Y, Jung H Y, Son B G, Lee C K, Lee C K, Jeong J H, Mo Y G, Son K S, Ryu M K, Lee S, Jeong J K 2013 J. Phys. D: Appl. Phys. 46 055104

    [20]

    Oh S I, Choi G, Hwang H, Lu W, Jang J H 2013 IEEE Trans. Electron Dev. 60 2537

    [21]

    Oh S I, Woo J M, Jang J H 2016 IEEE Trans. Electron Dev. 63 1910

    [22]

    Fujii M N, Ishikawa Y, Horita M, Uraoka Y 2014 ECS J. Solid State SC. 3 Q3050

    [23]

    Bermundo J P S, Ishikawa Y, Fujii M N, Ikenoue H, Uraoka Y 2017 Appl. Phys. Lett. 110 133503

    [24]

    Kim J, Bang S, Lee S, Shin S, Park J 2012 J. Mater. Res. 27 2318

    [25]

    Ahn B D, Shin H S, Kim H J, Park J S 2008 Appl. Phys. Lett. 93 203506

    [26]

    Kim M H, Choi M J, Kimura K, Kobayashi H, Choi D K 2016 Solid State Electron. 126 87

    [27]

    Abliz A, Gao Q, Wan D, Liu X Q, Xu L, Liu C S, Jiang C Z, Li X F, Chen H P, Guo T L, Li J C, Liao L 2017 ACS Appl. Mater. Inter. 9 10798

    [28]

    Ahn B D, Park J S, Chung K B 2014 Appl. Phys. Lett. 105 163505

    [29]

    Bang J, Matsuishi S, Hosono H 2017 Appl. Phys. Lett. 110 232105

    [30]

    Chen G F, Chang T C, Chen H M, Chen B W, Chen H C, Li C Y, Tai Y H, Hung Y J, Cheng K C, Huang C S, Chen K K, Lu H H, Lin Y H 2017 IEEE Electr. Dev. Lett. 38 334

    [31]

    Chen C, Cheng K C, Chagarov E, Kanicki J 2011 Jpn. J. Appl. Phys. 50 091102

    [32]

    Hwang E S, Kim J S, Jeon S M, Lee S J, Jang Y J, Cho D Y, Hwang C S 2018 Nanotechnology 29 155203

    [33]

    Nakashima M, Oota M, Ishihara N, Nonaka Y, Hirohashi T, Takahashi M, Yamazaki S, Obonai T, Hosaka Y, Koezuka J 2014 J. Appl. Phys. 116 213703

    [34]

    Li Y J, Liu Z L, Jiang K, Hu X F 2013 J. Non-Cryst. Solids 378 50

    [35]

    Sallis S, Butler B T, Quackenbush N F, Williams D S, Junda M, Fischer D A, Woicik J C, Podraza N J, White B E, Walsh A, Piper L F J 2014 Appl. Phys. Lett. 104 232108

    [36]

    Nguyen T T T, Aventurier B, Renault O, Terlier T, Barnes J P, Templier F 2014 21st International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and DevicesTFT Technologies and FPD Materials (AM-FPD) Ryukoku Univ. Kyoto, Japan, July 2-4, 2014 p149

    [37]

    Hina A, Takanashi Y, Tao H, Morita S, Ochi M, Goto H, Hayashi K, Kugimiya T 2014 J. Vac. Sci. Technol. B 32 031210

    [38]

    Nguyen T T T, Aventurier B, Terlier T, Barnes J P, Templier F 2017 J. Display Technol. 11 554

    [39]

    Chang Y H, Yu M J, Lin R P, Hsu C P, Hou T H 2016 Appl. Phys. Lett. 108 033502

    [40]

    Nomura K, Kamiya T, Hosono H 2013 ECS J. Solid State SC. 2 P5

    [41]

    Ide K, Kikuchi Y, Nomura K, Kimura M, Kamiya T, Hosono H 2011 Appl. Phys. Lett. 99 093507

    [42]

    Hanyu Y, Abe K, Domen K, Nomura K, Hiramatsu H, Kumomi H, Hosono H, Kamiya T 2014 J. Display Technol. 10 979

    [43]

    Domen K, Miyase T, Abe K, Hosono H, Kamiya T 2014 J. Display Technol. 10 975

    [44]

    Nomura K, Kamiya T, Ohta H, Hirano M, Hosono H 2008 Appl. Phys. Lett. 93 192107

    [45]

    Ochi M, Hino A, Goto H, Hayashi K, Kugimiya T 2017 ECS J. Solid State SC. 6 247

    [46]

    Jeon J K, Um J G, Lee S, Jang J 2017 AIP Adv. 7 125110

    [47]

    Lu Y F, Ni H Q, Mai Z H, Ren Z M 2000 J. Appl. Phys. 88 498

    [48]

    Lavrov E V 2003 Physica B 340-342 195

    [49]

    Aldridge S, Downs A J 2001 Chem. Rev. 101 3305

    [50]

    Hanyu Y, Domen K, Nomura K, Hiramatsu H, Kumomi H, Hosono H, Kamiya T 2013 Appl. Phys. Lett. 103 202114

    [51]

    Noh H K, Park J S, Chang K J 2013 J. Appl. Phys. 113 063712

  • [1] 王静, 刘远, 刘玉荣, 吴为敬, 罗心月, 刘凯, 李斌, 恩云飞. 铟锌氧化物薄膜晶体管局域态分布的提取方法. 物理学报, 2016, 65(12): 128501. doi: 10.7498/aps.65.128501
    [2] 覃婷, 黄生祥, 廖聪维, 于天宝, 罗衡, 刘胜, 邓联文. 铟镓锌氧薄膜晶体管的悬浮栅效应研究. 物理学报, 2018, 67(4): 047302. doi: 10.7498/aps.67.20172325
    [3] 宁洪龙, 胡诗犇, 朱峰, 姚日晖, 徐苗, 邹建华, 陶洪, 徐瑞霞, 徐华, 王磊, 兰林锋, 彭俊彪. 铜-钼源漏电极对非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的改善. 物理学报, 2015, 64(12): 126103. doi: 10.7498/aps.64.126103
    [4] 王雄, 才玺坤, 原子健, 朱夏明, 邱东江, 吴惠桢. 氧化锌锡薄膜晶体管的研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037305. doi: 10.7498/aps.60.037305
    [5] 徐华, 兰林锋, 李民, 罗东向, 肖鹏, 林振国, 宁洪龙, 彭俊彪. 源漏电极的制备对氧化物薄膜晶体管性能的影响. 物理学报, 2014, 63(3): 038501. doi: 10.7498/aps.63.038501
    [6] 兰林锋, 张鹏, 彭俊彪. 氧化物薄膜晶体管研究进展. 物理学报, 2016, 65(12): 128504. doi: 10.7498/aps.65.128504
    [7] 赵孔胜, 轩瑞杰, 韩笑, 张耕铭. 基于氧化铟锡的无结低电压薄膜晶体管 . 物理学报, 2012, 61(19): 197201. doi: 10.7498/aps.61.197201
    [8] 吴惠桢, 张莹莹, 王雄, 朱夏明, 原子健, 徐天宁. In2O3 透明薄膜晶体管的制备及其电学性能的研究. 物理学报, 2010, 59(7): 5018-5022. doi: 10.7498/aps.59.5018
    [9] 刘远, 吴为敬, 李斌, 恩云飞, 王磊, 刘玉荣. 非晶铟锌氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性与分析. 物理学报, 2014, 63(9): 098503. doi: 10.7498/aps.63.098503
    [10] 李帅帅, 梁朝旭, 王雪霞, 李延辉, 宋淑梅, 辛艳青, 杨田林. 高迁移率非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管的制备与特性研究. 物理学报, 2013, 62(7): 077302. doi: 10.7498/aps.62.077302
    [11] 高娅娜, 李喜峰, 张建华. 溶胶凝胶法制备高性能锆铝氧化物作为绝缘层的薄膜晶体管. 物理学报, 2014, 63(11): 118502. doi: 10.7498/aps.63.118502
    [12] 刘贤哲, 张旭, 陶洪, 黄健朗, 黄江夏, 陈艺涛, 袁炜健, 姚日晖, 宁洪龙, 彭俊彪. 溶胶-凝胶法制备氧化锡基薄膜的研究进展. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200653
    [13] 强蕾, 姚若河. 非晶硅薄膜晶体管沟道中阈值电压及温度的分布. 物理学报, 2012, 61(8): 087303. doi: 10.7498/aps.61.087303
    [14] 吴萍, 张杰, 李喜峰, 陈凌翔, 汪雷, 吕建国. 室温生长ZnO薄膜晶体管的紫外响应特性. 物理学报, 2013, 62(1): 018101. doi: 10.7498/aps.62.018101
    [15] 陈晓雪, 姚若河. 基于表面势的氢化非晶硅薄膜晶体管直流特性研究. 物理学报, 2012, 61(23): 237104. doi: 10.7498/aps.61.237104
    [16] 李喜峰, 信恩龙, 石继锋, 陈龙龙, 李春亚, 张建华. 低温透明非晶IGZO薄膜晶体管的光照稳定性. 物理学报, 2013, 62(10): 108503. doi: 10.7498/aps.62.108503
    [17] 张耕铭, 郭立强, 赵孔胜, 颜钟惠. 氧对IZO低压无结薄膜晶体管稳定性的影响. 物理学报, 2013, 62(13): 137201. doi: 10.7498/aps.62.137201
    [18] 刘远, 何红宇, 陈荣盛, 李斌, 恩云飞, 陈义强. 氢化非晶硅薄膜晶体管的低频噪声特性. 物理学报, 2017, 66(23): 237101. doi: 10.7498/aps.66.237101
    [19] 梁定康, 陈义豪, 徐威, 吉新村, 童祎, 吴国栋. 基于蛋清栅介质的超低压双电层薄膜晶体管. 物理学报, 2018, 67(23): 237302. doi: 10.7498/aps.67.20181539
    [20] 张世玉, 喻志农, 程锦, 吴德龙, 栗旭阳, 薛唯. 退火温度和Ga含量对溶液法制备InGaZnO薄膜晶体管性能的影响. 物理学报, 2016, 65(12): 128502. doi: 10.7498/aps.65.128502
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  932
  • PDF下载量:  167
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-10
  • 修回日期:  2018-02-23
  • 刊出日期:  2018-05-05

氢元素对铟镓锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

  • 1. 复旦大学微电子学院, 专用集成电路与系统国家重点实验室, 上海 200433
  • 通信作者: 丁士进, sjding@fudan.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61474027)资助的课题.

摘要: 对国际上有关铟镓锌氧化物薄膜晶体管中氢元素的来源、存在形式、表征方法以及对器件性能的影响进行了综述.氢元素是铟镓锌氧化物薄膜晶体管中最为常见的杂质元素,能以正离子和负离子两种形式存在于薄膜晶体管的沟道中,并对器件性能和电学可靠性产生影响.对铟镓锌氧化物薄膜晶体管而言,沟道中氢元素浓度越高,其场效应迁移率越高、亚阈值摆幅越小、器件的电学稳定性也越好.同时,工艺处理温度过低或过高都不利于其器件性能的改善,通常以200300℃为宜.

English Abstract

参考文献 (51)

目录

    /

    返回文章
    返回