薄膜トランジスタの酸化アルミニウム誘電体層に及ぼす陽極化パラメータの効果

プロトコルの概要を次に示します。まず、電解液、水、エチレングリコール、酒石酸を混合して調製します。その後、基板ガラススライドは、アルカリ洗剤溶液、アセトンおよびイソプロパノールの後にRFプラズマ洗浄の後に超音波処理によって洗浄される必要があります。

TFTの建設はきれいなガラスの基質にアルミニウム電極を付着させることによって行われる。続いて酸化亜鉛活性層の酸化アルミニウムスパッタリングへの陽極酸化及びドレイン源電極の熱蒸発を行った。アルミニウム陽極酸化処理は、アルミニウム被覆ガラス基板と金メッキ、ステンレス鋼板をソース測定ユニットに結合して水没させることによって行われる。

プロセスは、酸化物の厚さを決定する最終的な電圧まで直線的に増加する電圧でシステム内の一定電流を適用することによって開始します。したがって、電圧はシステム全体の電流がゼロになるまで一定に保たれます。TTFの電気的特徴付けは、二重チャネル源測定ユニットをゲート、ドレインおよびソース電極に接続することによって行われます。

この転送曲線は、一定ドレイン源電圧でゲート電圧を変化させ、ドレイン源電流を測定することによって得られます。電気移動度は、TFT転送曲線から決定することができる。実験のプラケットバーマンの設計は、実験条件から決定された低いレベルから高いレベルに乗るいずれかのアノダイション因子にラベルを付けて行われます。

プラケット-バーマンマトリックスは、所定のレベルで陽極酸化因子の異なる組み合わせに対応する12の実験実行によって構成される。ここでは、ゲート誘電体層として陽極酸化アルミニウムを用いて酸化亜鉛スズ充填トランジスタを構築するプロトコルで紹介します。ゲート誘電体の陽極化プロセスパラメータのみを変更することで、TFTSの性能を最適化することが可能であることを示しています。

この電解液は、84 mLのエチレングリコールを酒石酸の1.5 gに混合して調製する。そのため、溶液に16mLの脱イオン水を加えた溶液を、溶液を穏やかに振る。その後、酒石酸が完全に溶解するまで約30分間攪拌します。

水酸化アンモニアから2つのストック溶液を調製し、電解質のpHを調整します。より濃縮された溶液は約28%であり、約2%の濃縮量は、より濃縮された水酸化アンモニウム溶液を用いてpHの粗い調整を行うことができる。pHが望ましい値(5または6)に近い場合は、より少ない濃縮溶液を使用してpHを細かく調整します。

基板の洗浄手順は、アルカリ洗剤溶液中のガラス基板を超音波処理し、50分間摂氏16度で体積5%を行います。その後、基質は脱イオン水で豊富にすすいで残留物を除去する。きれいな、乾燥した空気または窒素で吹くことによって、基板を乾燥させます。

乾燥した基質は、アセトンで5分間再び超音波処理される。アセトンから取り出し、きれいな乾燥空気または窒素で再び乾燥させます。イソプロパノールでもう一度5分間超音波処理します。

イソプロパノールから取り出し、乾燥手順を繰り返します。基板をRFプラズマクリーナーに積み込み、チャンバーを退出します。真空が発生したら、中火でRFをオンにし、5分間放置して洗浄手順を完了します。

プラズマクリーナーから基板を取り外し、アルミニウムゲート電極の熱蒸発のために適切なシャドウマスクを使用してサンプルホルダーにロードします。シャドーマスクとは、アルミニウムゲート電極面積を決定するステンレスレーザーカットシートである。ガラススライドを熱蒸発チャンバに挿入し、堆積手順を開始します。

アルミニウムゲート電極を、蒸発速度と最終厚さの細かい制御で堆積します。蒸発後、チャンバーからサンプルを取り出します。そして、電極が適切に堆積したかどうかを確認してください。

アルミニウムゲート電極の陽極化は、アルミニウムコーティングされたガラススライドと金めっきステンレス鋼板をクリップコネクタに接続することから始まります。したがって、電極は電解液に沈み、ケーブルはソースメジャーユニットに接続されます。電極に一定の電流を加えます。

電圧降下は直線的に増加し、酸化アルミニウムの成長が適切に起こっていることを実証する必要があります。確定した最終電圧が達成されたら、SMUを定電圧モードに切り替え、電流がゼロになるまで待ちます。陽極化手順を終えた後、基板を脱イオン水に豊富に流す。

そして、乾燥した、きれいな空気または窒素で基板を乾燥させることによって終了します。トランジスタ活性層の堆積は、陽極酸化アルミニウム層を用いた基板を適切なシャドウマスクに挿入することによって行われる。マスクは、スパッタリング堆積中に酸化亜鉛の選択的被覆を可能にする。

このスパッタリングチャンバーにサンプルを挿入し、堆積プロセスを開始します。TFT活性層のスパッタ付け堆積率と最終的な厚さを制御します。スパッタリング蒸着後、チャンバーからサンプルを取り出し、ドレインとソース電極の熱蒸発に備えます。

トランジスタ製造は、適切なシャドウマスクを使用して熱蒸発によってアルミニウムドレインとソース電極を蒸発させることによって終了する。使用マスク設計は各基質の3つのトランジスタの製造を可能にする。蒸発チャンバにサンプルを挿入し、堆積手順を開始します。

アルミニウムドレインとソース電極の蒸発後、チャンバーからサンプルを取り出します。マスクからサンプルを取り出し、電極を確認します。トランジスタは電気的特性評価の準備ができている。

TFTの電気的特徴付けは、スプリングプローブコネクタを使用してドレイン、ソース、ゲート電極に接触させることによって行われます。したがって、電極はデュアルチャネルソースと測定ユニットに接続されます。トランジスタ特性曲線は、ドレイン電極とソース電極を偏光し、ゲート電極を偏光し、チャネル電流を測定することによって得られます。

TFT電気パラメータの解析は、TFT転送曲線とドレイン電流の平方根をゲート電圧の関数としてプロットすることによって行われる。曲線の傾斜は、デバイスの移動性の決定を可能にします。X軸を持つ曲線の傾きの切片は、TFTしきい値電圧を定義します。

実験のプラケット・バーマン設計の曲率を得た結果の解析は、Chemofaceなどの解析ソフトウェアによって行うことができる。実験計画を選択し、入力データを入力します。したがって、各陽極化パラメータに対応する効果を計算し、効果のパレト図表にデータをプロットして結果を分析します。

パレト図では、TFT モビリティなどの特定のデバイス応答パラメータに対する効果によって、陽極酸化係数をランク付けできます。だからプラケットバーマンは、さまざまな理由のために有用です。まず、体系的かつ同時に、さまざまな要因を研究することができます。

また、ANOVA や回帰などの統計的アプローチを使用することで、陽極酸化プロセスに影響を与えている最も重要な因子と最も重要でない要因を定量化し、理解することができます。だから我々は、プラケットバーマンアプローチは、印刷エレクトロニクスにおいて非常に貴重であると考えています。これにより、さまざまな要因を迅速かつ効果的にスクリーニングし、非常に体系的かつ迅速な方法で要素を最適化することができます。

この方法は陽極酸化に向けて開発しましたが、印刷された電子開発の中で、他の多くの分野で使用できます。