1 重庆京东方光电科技有限公司，重庆 400700
2 重庆大学 物理学院，重庆 400044
3 中国科学院大学 重庆学院，重庆 400714
在薄膜晶体管（Thin film transistor，TFT）的公共电极制程中，有部分TFT样品的漏电流（Ioff）异常偏高，该部分样品经历同一个光刻胶剥离设备，导致该设备暂停流片，造成产能损失。明确该剥离设备造成TFT漏电流偏高的原因并予以解决，对产能和品质确保具有积极意义。本文首先收集了异常设备剥离液和正常设备的剥离液并分析成分，发现异常设备的剥离液中Al离子含量高。其次，发现TFT的Ioff会随着在异常设备流片次数的增加而上升。其原因是Al离子在剥离制程生成Al2O3颗粒，该颗粒附着在TFT器件钝化层上形成寄生栅极效应，最终造成Ioff增加。最后，结合TRIZ输出解决方案，并优选方案进行改善验证。实验结果表明，剥离液中的Al离子浓度由1×10-8上升到2.189×10-6时，Ioff由3.56 pA上升到7.56 pA。当剥离液中含有Al离子，经历的剥离次数增加时，Ioff呈上升趋势。钝化层成膜前的等离子体处理功率增强、钝化层膜厚增加可以抑制Ioff增加。由此，可以确定剥离设备造成Ioff偏高的原因是剥离液中的Al离子形成的寄生栅极效应，钝化层成膜前处理强化和膜厚增加均可以抑制该效应。
薄膜晶体管 光刻胶剥离 Al离子 寄生栅极效应 发明问题解决理论 thin film transitor photo-resist strip al ion parasitic gate effect TRIZ
本文通过电学特性测试设备在黑暗(Dark)和光照(Photo)两种测试环境下, 研究了沟道不同a-Si剩余厚度对TFT电学特性的影响。通过调整刻蚀时间改变沟道内a-Si 剩余厚度, 找出电学特性稳定区域以及突变的临界点。实验结果表明: 在黑暗(Dark)环境下a-Si 剩余厚度在30%~48%之间时, TFT器件的电学特性比较稳定, 波动较小; 而剩余厚度少于30%时, TFT特性变差, 工作电流变小, 开启电压变大, 电子迁移率变小; 在光照环境下主要考虑漏电流的影响, 在a-Si剩余厚度43%以内时, 光照 Ioff相对较低(小于Spec 20 pA), 同时变化趋势较缓; 而剩余厚度大于43%时, 光照Ioff增加25%, 同时变化趋势陡峭。综合黑暗和光照测试环境, 在其他条件不变的情况下, a-Si 剩余厚度在30%~43%之间时TFT的电学特性较好, 同时相对稳定。
a-Si剩余量 电学特性 工作电流 漏电流 a-Si remain electrical characteristics Ion Ioff
IGZO-TFT钝化层设计三元复合过孔结构, 出现了20%过孔相关不良。本文以CF4/O2为反应气体, 采用控制变量法, 从功率、气体成分和比例、压力等方面对氧化物TFT钝化层的电感耦合等离子体刻蚀机理进行研究。当钝化层为SiO2或SiNx单组分时, 氧气可以促进刻蚀反应; 随着CF4/O2比例增加, 刻蚀速率先增大后趋于稳定, 并且当CF4/O2=15/8时, 刻蚀速率和均一性达到最优; 与源功率相比, 提高偏压功率在提升刻蚀速率中起主导作用, 同时均一性控制在15%以内; 当压力在4 Pa以内时, 刻蚀速率随着压力的降低而增加。据此分析, 对复合结构SiNx/SiO2、SiO2/SiNx、SiNx/SiO2 /SiNx的刻蚀过程进行优化, 得到了形貌规整、无残留物的过孔, 过孔相关不良得到100%改善。
氧化物TFT 三元复合结构 钝化层 过孔刻蚀 IGZO-TFT ternary composites passivation hole etching
