L’effet des paramètres d’anodisation sur la couche diélectrique d’oxyde d’aluminium des transistors minces

Voici la vue d’ensemble du protocole. Nous commençons par préparer la solution électrolytique, en mélangeant l’eau, l’éthylène glycol et l’acide tartrique. Après cela, les glissières de verre de substrat doivent être nettoyées par sonication dans la solution alcaline de détergent, l’acétone et l’isopropanol suivis du nettoyage de plasma RF.

La construction du TFT se fait en déposant une électrode en aluminium sur les substrats de verre propres. Suivi de l’anodisation dans le pulvérisation d’oxyde d’aluminium de la couche active d’oxyde de zinc et de l’évaporation thermique, les électrodes de source de drainage. Le processus d’anodisation de l’aluminium est effectué en vantant le substrat en verre enduit d’aluminium et une feuille d’acier inoxydable plaquée or reliée à une unité de mesure source.

Le processus commence par l’application de courant constant dans le système avec une tension augmentant linéairement jusqu’à la tension finale qui détermine l’épaisseur de l’oxyde. Par conséquent, la tension est maintenue constante jusqu’à ce que le courant à travers le système tombe à zéro. La caractérisation électrique des TTF est effectuée en connectant une unité de mesure de la source à double canal à la porte, au drain et aux électrodes sources.

La courbe de transfert est obtenue en variant la tension de la porte à une tension constante de source de drainage et en mesurant le courant de source de vidange. La mobilité électrique peut être déterminée à partir de la courbe de transfert TFT. La conception des expériences Placket-Burman est effectuée en étiquetant les facteurs d’anodisation, quel que soit le trajet d’un niveau bas à un niveau élevé, déterminés à partir des conditions expérimentales.

La matrice Placket-Burman est composée de douze séries expérimentales, qui correspondent à différentes combinaisons des facteurs d’anodisation dans les niveaux prédéterminés. Nous présentons ici dans un protocole pour construire les transistors étain-remplis d’oxyde de zinc utilisant l’oxyde anodisé d’aluminium comme couche diélectrique de barrière. Nous montrons qu’il est possible d’optimiser les performances de TFTS en ne variant que les paramètres du processus d’anodisation des diélectriques de la porte.

La solution électrolytique est préparée en mélangeant 84 mL d’éthylène glycol à 1,5 g d’acide tartrique. Par conséquent, ajouter 16 mL d’eau déionisée à la solution, secouer doucement la solution. Après cela, remuer la solution pendant environ 30 minutes jusqu’à dissolution complète de l’acide tartrique.

Préparer deux solutions de stocks à partir de l’hydroxyde d’ammoniac pour ajuster le pH de l’électrolyte. La solution la plus concentrée peut être d’environ 28% et le moins concentré environ 2%Faire l’ajustement grossier du pH en utilisant la solution d’hydroxyde d’ammonium plus concentré. Lorsque le pH est proche de la valeur désirée, cinq ou six, utilisez la solution moins concentrée pour ajuster finement le pH.

La procédure de nettoyage du substrat commence par soniser les substrats en verre dans la solution de détergent alcalin, 5% en volume à 16 degrés Celsius pendant 50 minutes. Après cela, les substrats sont rincés abondamment dans de l’eau déionisée pour éliminer les résidus. Séchez le substrat en soufflant avec de l’air propre et sec ou de l’azote.

Les substrats séchés sont de nouveau sonisés en acétone pendant cinq minutes. Retirer de l’acétone et sécher à nouveau dans l’air pur et sec ou l’azote. Sonicate une fois de plus dans l’isopropanol pendant cinq minutes.

Retirer de l’isopropanol et répéter la procédure de séchage. Chargez les substrats dans un nettoyeur à plasma RF et évacuez la chambre. Lorsque le vide est atteint, allumez la RF à puissance moyenne et laissez-la pendant cinq minutes pour terminer la procédure de nettoyage.

Retirez les substrats du nettoyant plasma et chargez-les dans un porte-échantillon avec des masques d’ombre appropriés pour l’évaporation thermique de l’électrode de porte en aluminium. Le masque d’ombre, est une feuille de coupe laser inoxydable qui détermine la zone d’électrode porte en aluminium. Insérez les glissières en verre dans la chambre d’évaporation thermique et commencez la procédure de dépôt.

Déposez l’électrode de porte en aluminium avec un contrôle fin du taux d’évaporation et de l’épaisseur finale du film. Après l’évaporation, retirer les échantillons de la chambre. Et vérifiez si les électrodes ont été correctement déposées.

L’anodisation de l’électrode de porte en aluminium commence par relier la glissière en verre enduit d’aluminium et la feuille d’acier inoxydable plaqué or aux connecteurs de clip. Par conséquent, les électrodes sont immergées dans la solution électrolytique et les câbles sont connectés à l’unité source-mesure. Appliquer un courant constant sur les électrodes.

La chute de tension doit augmenter linéairement, ce qui démontre que la croissance de l’oxyde d’aluminium se produit correctement. Lorsque la tension finale établie est atteinte, passez le SMU en mode tension constante et attendez que le courant tombe à zéro. Après avoir terminé la procédure d’anodisation, rincer abondamment le substrat à l’eau déionisée.

Et terminer en séchant le substrat dans de l’air sec et propre ou de l’azote. Le dépôt de la couche active transistor est effectué en insérant le substrat avec la couche anodisée d’oxyde d’aluminium dans les masques d’ombre appropriés. Les masques permettraient la couverture sélective de l’oxyde de zinc pendant le dépôt de pulvérisation.

Insérez les échantillons dans cette chambre de pulvérisation et lancez le processus de dépôt. Contrôlez le taux de dépôt de pulvérisation et l’épaisseur finale de la couche active TFT. Après avoir pulvérisé le dépôt, retirez les échantillons de la chambre et préparez-les à l’évaporation thermique des électrodes de vidange et de source.

La fabrication du transistor est conclue par l’évaporation du drain d’aluminium et des électrodes sources par évaporation thermique à l’aide de masques d’ombre appropriés. La conception du masque utilisé permet la fabrication de trois transistors dans chaque substrat. Insérez les échantillons dans la chambre d’évaporation et lancez la procédure de dépôt.

Après l’évaporation du drain d’aluminium et des électrodes sources, retirez les échantillons de la chambre. Retirez les échantillons des masques et vérifiez les électrodes. Les transistors sont prêts pour la caractérisation électrique.

La caractérisation électrique du TFT est effectuée en effectuant le contact avec le drain, la source et les électrodes de la porte à l’aide de connecteurs de sonde de ressort. Les électrodes sont donc reliées à une double source de canal et à une unité de mesure. Les courbes caractéristiques du transistor sont obtenues en polarisant les électrodes de drainage et de source, ainsi que l’électrode de porte et en mesurant le courant du canal.

L’analyse des paramètres électriques TFT est effectuée en traçant la courbe de transfert TFT et la racine carrée du courant de vidange en fonction de la tension de la porte. La pente de la courbe permet de déterminer la mobilité de l’appareil. L’interception de la pente de la courbe avec l’axe X définit la tension du seuil TFT.

L’analyse des résultats obtenus la courbure de placket-burman conception d’expériences, peut être effectuée par un logiciel d’analyse tels que Chemoface. Choisissez la conception expérimentale et entrez avec les données d’entrée. Par conséquent, calculer les effets correspondants pour chaque paramètre d’anodisation et analyser les résultats en traçant les données dans un graphique pareto des effets.

Le graphique Pareto vous permet de classer les facteurs d’anodisation par l’effet sur un paramètre de réponse spécifique de l’appareil tel que la mobilité TFT. Placket-Burman est donc utile pour un certain nombre de raisons différentes. Tout d’abord, il vous permet d’étudier un certain nombre de facteurs différents, systématiquement et simultanément.

Et en utilisant des approches statistiques telles que l’ANOVA et la régression, il vous permet de quantifier et de comprendre les facteurs les plus importants et les facteurs les moins significatifs qui affectent le processus d’anodisation. Nous pensons donc que l’approche Placket-Burman est très précieuse dans l’électronique imprimée. Il vous permet de filtrer rapidement et efficacement un certain nombre de facteurs différents et d’optimiser les facteurs d’une manière très systématique et rapide.

Bien que nous ayons développé cette approche pour l’anodisation, elle pourrait être utilisée dans de nombreux autres domaines dans le développement électronique imprimé.