IEEE EDL六月发表实验室自对准顶栅ZTO TFT研究成果

近期，IEEE Electron Device Letters刊登了我实验室在自对准顶栅ZTO TFT方面的研究论文“Implementation of Self-aligned Top-gate Amorphous Zinc Tin Oxide Thin Film Transistors”.（论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/8686061）

在过去的10年里，非晶氧化物半导体（AOS）薄膜晶体管（TFT）受到了很多关注，其具有高载流子迁移率、良好的透明度、优异的均匀性和相对较低的加工温度。到目前为止，已经得到较多研究的氧化物TFT包括，InZnO，InGaZnO（IGZO），ZnAlO，ZnSnO，InSnO，MgZnO和HIZO。其中，非晶IGZO TFT被广泛地研究并且已经小规模地投入生产。然而，IGZO含有的铟（In）和镓（Ga）非常昂贵，而且稀有甚至有毒。而ZTO被认为是一种良好的沟道材料，地球上含量丰富，成本低且无毒。顶栅自对准结构的TFT寄生电容很小，并且顶部栅电极可以作为掩膜，有利于器件尺寸的缩小，因此可能用于更多的应用。目前还没有关于顶栅a-ZTO TFTs的高性能的报道。

这篇文章首次提出并展示了用于自对准顶栅（SATG）a-ZTO TFT的制备技术，其与实际产线高度兼容。制造的SATG a-ZTO TFT表现出与a-IGZO TFT相当的电气性能和稳定性。研究结果表明，制造的SATG a-ZTO TFT的性能和退火温度相关度高；对ZTO表面进行N₂O等离子体处理可显著改善场效应迁移率和亚阈值摆幅。 此外还验证了用于实现源极/漏极（S/D）区域低电阻的Ar等离子体处理方式的可行性。

论文的第一作者为硕士生王刚，共同作者还有常宝柱、杨欢、周晓梁、张乐陶、张晓东和张盛东老师。此项研究是在深圳TFT与先进显示重点实验室完成，受NSFC (61574003和61774010)和深圳科技计划(GGFW20170728163447038和JCYJ20180504165449640)项目的支持。

Fig. 1. Major Fabrication steps of the self-aligned top-gate ZTO TFT.

Fig. 2. (a) Transfer characteristics of the fabricated SATG a-ZTO TFTs annealed at different temperatures in O₂ but without N₂O plasma treatment; (b) field-effect mobility and subthreshold of the SATG a-ZTO TFT versus annealing temperature.

Fig. 3. (a) Transfer characteristics of the fabricated SATG a-ZTO TFTs with N₂O plasma treatment for different times; (b) field-effect mobility (μ_FE) and subthreshold swing (SS) of the SATG a-ZTO TFT versus the N₂O plasma treatment time.

（撰稿：辛彧）