Der Effekt von Eloxierungsparametern auf die Aluminiumoxid-Dielektrikumsschicht von Dünnschichttransistoren

Hier ist die Übersicht des Protokolls. Wir beginnen mit der Zubereitung der elektrolytischen Lösung, dem Mischen von Wasser, Ethylenglykol und Weinsäure. Danach müssen die Substratglasschlitten durch Beschallung in alkalischer Waschmittellösung, Aceton und Isopropanol, gefolgt von HF-Plasmareinigung gereinigt werden.

Der Bau des TFT erfolgt durch Ablagerung einer Aluminiumelektrode auf den sauberen Glassubstraten. Gefolgt von der Eloxierung in Aluminiumoxid-Sputtern der Zinkoxid-Aktivschicht und thermischer Verdunstung der Abflussquellenelektroden. Der Aluminium-Eloxalisierungsprozess erfolgt durch Untertauchen des aluminiumbeschichteten Glassubstrats und eines vergoldeten Edelstahlblechs, das mit einer Quellmesseinheit verbunden ist.

Der Prozess beginnt mit der Anwendung von Konstantstrom im System mit einer Linearspannung bis zur Endspannung, die die Oxiddicke bestimmt. Daher bleibt die Spannung konstant, bis der Strom im gesamten System auf Null fällt. Die elektrische Charakterisierung der TFTs erfolgt durch Anschluss einer dualen Quellenmesseinheit an die Gate-, Drain- und Quellelektroden.

Die Übertragungskurve wird erreicht, indem die Gate-Spannung bei einer konstanten Abflussquellenspannung variiert und der Abflussquellenstrom gemessen wird. Die elektrische Mobilität kann aus der TFT-Transferkurve bestimmt werden. Das Placket-Burman-Design der Experimente wird durch Die Kennzeichnung der Anodisierungsfaktoren durchgeführt, unabhängig davon, welche Fahrt von einem niedrigen auf ein hohes Niveau, bestimmt von den experimentellen Bedingungen.

Die Placket-Burman-Matrix besteht aus zwölf experimentellen Durchläufen, die unterschiedlichen Kombinationen der Anodisierungsfaktoren in den vorgegebenen Ebenen entsprechen. Wir präsentieren hier in einem Protokoll, um die Zinkoxid-Zinn-gefüllten Transistoren mit eloxiertem Aluminiumoxid als Gate-Dielektrikumzulage zu bauen. Wir zeigen, dass es möglich ist, die Leistung von TFTS zu optimieren, indem nur die Anodisierungsprozessparameter der Gate-Dielektrika variiert werden.

Die elektrolytische Lösung wird durch Mischen von 84 ml Ethylenglykol in 1,5 g Weinsäure hergestellt. Fügen Sie daher 16 ml entionisiertes Wasser in die Lösung ein, schütteln Sie die Lösung vorsichtig. Danach die Lösung ca. 30 Minuten rühren, bis die Weinsäure vollständig aufgelöst ist.

Bereiten Sie zwei Lagerlösungen aus Ammoniakhydroxid vor, um den pH-Wert des Elektrolyten einzustellen. Die konzentriertere Lösung kann etwa 28% und die weniger konzentriert etwa 2%Machen Sie die grobe Anpassung des pH-Wertes mit der konzentrierteren Ammoniumhydroxid-Lösung. Wenn der pH-Wert nahe am gewünschten Wert, fünf oder sechs, liegt, verwenden Sie die weniger konzentrierte Lösung, um den pH-Wert fein einzustellen.

Die Substratreinigung beginnt mit der Beschallung der Glassubstrate in alkalischer Waschmittellösung, 5% volumenmäßig bei 16 Grad Celsius für 50 Minuten. Danach werden die Substrate reichlich in entionisiertem Wasser vorgespült, um Rückstände zu entfernen. Trocknen Sie das Substrat, indem Sie mit sauberer, trockener Luft oder Stickstoff blasen.

Die getrockneten Substrate werden fünf Minuten lang wieder in Aceton beschallt. Von Aceton entfernen und in sauberer trockener Luft oder Stickstoff wieder trocknen. Erneut in Isopropanol für fünf Minuten beschallen.

Von Isopropanol nehmen und den Trocknungsvorgang wiederholen. Die Substrate in einen HF-Plasmareiniger laden und die Kammer evakuieren. Wenn vakuumerreicht ist, schalten Sie den HF bei mittlerer Leistung ein und lassen Sie ihn fünf Minuten zurück, um den Reinigungsvorgang abzuschließen.

Entfernen Sie die Substrate aus dem Plasmareiniger und laden Sie sie in einen Probenhalter mit geeigneten Schattenmasken für die thermische Verdunstung der Aluminiumtorelektrode. Die Schattenmaske ist ein Edelstahl-Laser-Schnittblech, das den Aluminium-Torelektrodenbereich bestimmt. Setzen Sie die Glasgleitet in die thermische Verdampfungskammer ein und starten Sie das Abscheidungsverfahren.

Legen Sie die Aluminium-Torelektrode mit feiner Kontrolle der Verdunstungsrate und der Enddicke der Folie ab. Entfernen Sie nach der Verdunstung die Proben aus der Kammer. Und überprüfen Sie, ob die Elektroden ordnungsgemäß abgelagert wurden.

Die Eloxierung der Aluminium-Torelektrode beginnt mit dem Anschluss des aluminiumbeschichteten Glasschlittens und des vergoldeten Edelstahlblechs an die Clip-Steckverbinder. Daher werden die Elektroden in die elektrolytische Lösung eingetaucht und die Kabel an die Source-Measure Unit angeschlossen. Tragen Sie konstanten Strom auf die Elektroden auf.

Der Spannungsabfall muss linear zunehmen, was zeigt, dass das Aluminiumoxidwachstum richtig auftritt. Wenn die festgelegte Endspannung erreicht ist, schalten Sie den SMU in den konstanten Spannungsmodus und warten Sie, bis der Strom auf Null fällt. Nach Abschluss des Eloxierungsverfahrens das Substrat in entionisiertem Wasser reichlich abspülen.

Und beenden durch Trocknen des Substrats in trockene, saubere Luft oder Stickstoff. Die Abscheidung der transistoraktiven Schicht erfolgt durch Einsetzen des Substrats mit der eloxierten Aluminiumoxidschicht in entsprechende Schattenmasken. Die Masken würden die selektive Abdeckung von Zinkoxid während der Sputterablagerung ermöglichen.

Fügen Sie die Proben in diese Sputterkammer ein und initiieren Sie den Abscheidungsprozess. Steuern Sie die Sputterabscheidungsrate und die endgültige Dicke der aktiven TFT-Schicht. Nach dem Sputtern der Ablagerung die Proben aus der Kammer entfernen und für die thermische Verdunstung der Abfluss- und Quellelektroden vorbereiten.

Die Transistorfertigung wird durch Verdampfen des Aluminiumabflusses und der Quellelektroden durch thermische Verdunstung mit geeigneten Schattenmasken abgeschlossen. Das verwendete Maskendesign ermöglicht die Herstellung von drei Transistoren in jedem Substrat. Setzen Sie die Proben in die Verdampfungskammer ein und leiten Sie das Abscheidungsverfahren ein.

Nach der Verdampfung des Aluminiumabflusses und der Quellelektroden entfernen Sie die Proben aus der Kammer. Entfernen Sie die Proben aus den Masken und überprüfen Sie die Elektroden. Die Transistoren sind bereit für die elektrische Charakterisierung.

Die elektrische Charakterisierung der TFT erfolgt durch den Kontakt zu den Abfluss-, Quell- und Gateelektroden mittels Federsondenkonnektoren. Die Elektroden sind daher mit einer Dual-Channel-Quelle und Messeinheit verbunden. Die Transistor-Kennlinien werden durch Polarisieren der Abfluss- und Quellelektroden sowie der Torelektrode und Messung des Kanalstroms ermittelt.

Die Analyse der elektrischen TFT-Parameter erfolgt durch Plotten der TFT-Übertragungskurve und der Quadratwurzel des Abflussstroms in Abhängigkeit von der Torspannung. Die Steigung der Kurve ermöglicht die Bestimmung der Gerätemobilität. Das Abfangen der Steigung der Kurve mit der X-Achse definiert die TFT-Schwellenspannung.

Die Analyse der Ergebnisse, die die Krümmung der Placket-Burman-Versuchsplanung erhalten hat, kann von einer Analysesoftware wie Chemoface durchgeführt werden. Wählen Sie den experimentellen Entwurf und geben Sie mit den Eingabedaten ein. Berechnen Sie daher die entsprechenden Effekte für jeden Anodisierungsparameter und analysieren Sie die Ergebnisse, indem Sie die Daten in einem Pareto-Diagramm mit Effekten zeichnen.

Mit dem Pareto-Diagramm können Sie die Eloxierungsfaktoren nach dem Effekt auf einen bestimmten Geräteantwortparameter wie der TFT-Mobilität einordnen. Placket-Burman ist also aus verschiedenen Gründen nützlich. Erstens können Sie damit eine Reihe verschiedener Faktoren systematisch und gleichzeitig untersuchen.

Und mit statistischen Ansätzen wie ANOVA und Regression können Sie die wichtigsten Faktoren und die am wenigsten signifikanten Faktoren, die den Eloxalisierungsprozess beeinflussen, quantifizieren und verstehen. Daher denken wir, dass der Placket-Burman-Ansatz in der gedruckten Elektronik sehr wertvoll ist. Es ermöglicht Ihnen, schnell und effektiv eine Reihe von verschiedenen Faktoren zu überprüfen und die Faktoren sehr systematisch und schnell zu optimieren.

Obwohl wir diesen Ansatz für die Eloxierung entwickelt haben, könnte er in vielen anderen Bereichen der gedruckten elektronischen Entwicklung verwendet werden.