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铜-钼源漏电极对非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的改善

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

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铜-钼源漏电极对非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的改善

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

Improved performance of the amorphous indium-gallium-zinc oxide thin film transistor with Cu-Mo source/drain electrode

Ning Hong-Long, Hu Shi-Ben, Zhu Feng, Yao Ri-Hui, Xu Miao, Zou Jian-Hua, Tao Hong, Xu Rui-Xia, Xu Hua, Wang Lei, Lan Lin-Feng, Peng Jun-Biao
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  • 在铜(Cu)和非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)之间插入30 nm厚的钼(Mo)接触层, 制备了具有Cu-Mo源漏电极的a-IGZO薄膜晶体管(TFT). Mo接触层不仅能够抑制Cu与a-IGZO有源层之间的扩散, 而且提高了Cu电极与玻璃基底以及栅极绝缘层的结合强度. 制备的Cu-Mo结构TFT与纯Cu 结构TFT相比, 具有较高的迁移率(~9.26 cm2·V-1·s-1)、更短的电流传输长度(~0.2 μm)、更低的接触电阻(~1072 Ω)和有效接触电阻率(~1×10-4Ω·cm2), 能够满足TFT 阵列高导互联的要求.
    Copper is an alternative material for aluminum electrode to meet the stringent requirement for high mobility and low resistance-capacitance (RC) delay of amorphous indium-gallium-zinc oxide (a-IGZO) thin film transistor (TFT) for next generation of display technology due to its intrinsic high conductivity. However, low bonding strength between copper layer and insulator/glass and easy diffusion into active layer restrict its application in the field of TFT. In this work, a 30 nm thin film of molybdenum is introduced into copper electrode to form a copper-molybdenum source/drain electrode of a-IGZO TFT, which not only inhibits the diffusion of copper, but also enhances the interfacial adhesion between electrode and substrate. The obtained Cu-Mo TFT possesses a high mobility of ~9.26 cm2·V-1·s-1 and a low subthreshold swing of 0.11 V/Decade. Moreover, it has shorter current transfer length(~0.2 μm), lower contact resistance (~1072 Ω), and effective contact resistance (~1×10-4Ω·cm2) than the pure copper electrode. Cu-Mo electrode with low contact resistance and high adhesion to substrates paves the way to the application of copper in high conductivity interconnection of a-IGZO TFT.
    • 基金项目: 广东省引进创新科研团队计划(批准号:201101C0105067115)、中国科学院红外物理国家重点实验室开放课题(批准号:M201406)、国家自然科学基金(批准号:61036007,51173049,61306099,61401156,61204089)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2014ZZ0028)和广州市科技计划(批准号:2013Y2-00114)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Guangdong Innovative Research Team Program, China (Grant No. 201101C0105067115), the National Laboratory for Infrared Physics Open Project, Chinese Academy of Sciences (Grant No. M201406), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61036007, 51173049, 61306099, 61401156, 61204089), the Fundamental Research Funds for the Central Universities, China (Grant No. 2014ZZ0028), and the Guangzhou Science and Technology Plan, China (Grant No. 2013Y2-00114).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-24
  • 修回日期:  2015-04-18
  • 刊出日期:  2015-06-05

铜-钼源漏电极对非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的改善

  • 1. 华南理工大学材料科学与工程学院, 高分子光电材料与器件研究所, 发光材料与器件国家重点实验室, 广州 510640;
  • 2. 新视界光电技术有限公司, 广州 510530;
  • 3. 中国科学院红外物理国家重点实验室, 上海 200083
    基金项目: 广东省引进创新科研团队计划(批准号:201101C0105067115)、中国科学院红外物理国家重点实验室开放课题(批准号:M201406)、国家自然科学基金(批准号:61036007,51173049,61306099,61401156,61204089)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2014ZZ0028)和广州市科技计划(批准号:2013Y2-00114)资助的课题.

摘要: 在铜(Cu)和非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)之间插入30 nm厚的钼(Mo)接触层, 制备了具有Cu-Mo源漏电极的a-IGZO薄膜晶体管(TFT). Mo接触层不仅能够抑制Cu与a-IGZO有源层之间的扩散, 而且提高了Cu电极与玻璃基底以及栅极绝缘层的结合强度. 制备的Cu-Mo结构TFT与纯Cu 结构TFT相比, 具有较高的迁移率(~9.26 cm2·V-1·s-1)、更短的电流传输长度(~0.2 μm)、更低的接触电阻(~1072 Ω)和有效接触电阻率(~1×10-4Ω·cm2), 能够满足TFT 阵列高导互联的要求.

English Abstract

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