Wpływ parametrów anodowania na warstwę dielektryczną tlenku glinu tranzystorów cienkowarstwowych

Oto przegląd protokołu. Zaczynamy od przygotowania roztworu elektrolitycznego, wymieszania wody, glikolu etylenowego i kwasu winowego. Następnie szkiełka podłoża należy oczyścić za pomocą sonikacji w alkalicznym roztworze detergentu, acetonie i izopropanolu, a następnie wyczyścić plazmą RF.

Konstrukcja TFT odbywa się poprzez osadzenie aluminiowej elektrody na czystych szklanych podłożach. Następnie następuje anodowanie do tlenku glinu, rozpylanie warstwy aktywnej tlenku i termiczne odparowanie elektrod źródła drenu. Proces anodowania aluminium odbywa się poprzez zanurzenie podłoża szklanego pokrytego aluminium i pozłacanej blachy ze stali nierdzewnej podłączonej do źródłowej jednostki pomiarowej.

Proces rozpoczyna się od przyłożenia do układu stałego prądu o napięciu rosnącym liniowo aż do napięcia końcowego, które określa grubość tlenku. W związku z tym napięcie jest utrzymywane na stałym poziomie, dopóki prąd w systemie nie spadnie do zera. Charakterystyka elektryczna wyświetlaczy TFT jest wykonywana poprzez podłączenie dwukanałowej jednostki pomiarowej źródła do elektrod bramki, drenu i źródła.

Krzywą przenoszenia uzyskuje się poprzez zmianę napięcia bramki przy stałym napięciu źródła drenu i pomiar prądu źródła drenu. Mobilność elektryczną można określić na podstawie krzywej przenoszenia TFT. Projekt eksperymentów Pliske'a-Burmana jest wykonywany poprzez oznaczanie współczynników anodyzacji, w zależności od tego, który z nich porusza się od niskiego do wysokiego poziomu, określonych na podstawie warunków eksperymentalnych.

Macierz Pliske'a-Burmana składa się z dwunastu przebiegów eksperymentalnych, które odpowiadają różnym kombinacjom współczynników anodowania na z góry określonych poziomach. Przedstawiamy tutaj protokół budowy tranzystorów wypełnionych cyną z tlenku przy użyciu anodowanego tlenku glinu jako warstwy dielektrycznej bramki. Pokazujemy, że możliwa jest optymalizacja wydajności TFTS poprzez zmianę tylko parametrów procesu anodowania dielektryków bramek.

Roztwór elektrolityczny przygotowuje się przez zmieszanie 84 ml glikolu etylenowego z 1,5 g kwasu winowego. Dlatego dodaj 16 ml wody dejonizowanej do roztworu, delikatnie wstrząśnij roztworem. Następnie mieszaj roztwór przez około 30 minut, aż do całkowitego rozpuszczenia kwasu winowego.

Przygotuj dwa roztwory podstawowe z wodorotlenku amoniaku, aby dostosować pH elektrolitu. Bardziej skoncentrowany roztwór może wynosić około 28%, a mniej skoncentrowany około 2%Dokonaj zgrubnej regulacji pH za pomocą bardziej stężonego roztworu wodorotlenku amonu. Gdy pH jest zbliżone do pożądanej wartości, pięć lub sześć, użyj mniej stężonego roztworu, aby dokładnie dostosować pH.

Procedura czyszczenia podłoża rozpoczyna się od sonikacji szklanych podłoży w alkalicznym roztworze detergentu o objętości 5% w temperaturze 16 stopni Celsjusza przez 50 minut. Następnie podłoża są obficie spłukiwane w wodzie dejonizowanej w celu usunięcia wszelkich pozostałości. Osuszyć podłoże przez przedmuchiwanie czystym, suchym powietrzem lub azotem.

Wysuszone podłoża są ponownie sonikowane w acetonie przez pięć minut. Usuń z acetonu i ponownie wysusz w czystym, suchym powietrzu lub azocie. Sonikować jeszcze raz w izopropanolu przez pięć minut.

Usuń z izopropanolu i powtórz procedurę suszenia. Załaduj podłoża do myjki plazmowej RF i opróżnij komorę. Po uzyskaniu próżni włącz RF ze średnią mocą i pozostaw na pięć minut, aby zakończyć procedurę czyszczenia.

Usuń podłoża z myjki plazmowej i załaduj je do uchwytu na próbkę z odpowiednimi maskami cieniującymi do termicznego odparowania aluminiowej elektrody bramkowej. Maska cienia to nierdzewny arkusz wycinany laserowo, który określa obszar aluminiowej elektrody bramkowej. Włóż szkiełka szklane do komory termicznego odparowywania i rozpocznij procedurę osadzania.

Umieść aluminiową elektrodę bramkową z precyzyjną kontrolą szybkości parowania i ostatecznej grubości folii. Po odparowaniu należy wyjąć próbki z komory. I sprawdź, czy elektrody zostały prawidłowo osadzone.

Anodowanie aluminiowej elektrody bramkowej rozpoczyna się od połączenia szkiełka ze szkła pokrytego aluminium i pozłacanej blachy ze stali nierdzewnej do złączy zaciskowych. Dlatego elektrody są zanurzone w roztworze elektrolitycznym, a są podłączone do jednostki Source-Measure Unit. Przyłóż stały prąd do elektrod.

Spadek napięcia musi rosnąć liniowo, co pokazuje, że wzrost tlenku glinu zachodzi prawidłowo. Po osiągnięciu ustalonego napięcia końcowego przełącz SMU w tryb stałego napięcia i poczekaj, aż prąd spadnie do zera. Po zakończeniu procedury anodowania należy obficie spłukać podłoże w wodzie dejonizowanej.

Na koniec wysusz podłoże w suchym, czystym powietrzu lub azocie. Osadzanie warstwy aktywnej tranzystora odbywa się poprzez wprowadzenie podłoża z warstwą anodowanego tlenku glinu w odpowiednie maski cieniujące. Maski pozwoliłyby na selektywne pokrycie tlenkiem podczas napylania napylającego.

Włóż próbki do tej komory rozpylania i rozpocznij proces osadzania. Kontroluj szybkość napylania i ostateczną grubość aktywnej warstwy TFT. Po osadzeniu przez rozpylanie należy wyjąć próbki z komory i przygotować je do termicznego odparowania elektrod drenujących i źródłowych.

Produkcja tranzystora odbywa się poprzez odparowanie aluminiowych elektrod drenujących i źródłowych poprzez odparowanie termiczne przy użyciu odpowiednich masek cieniujących. Zastosowana konstrukcja maski pozwala na wytworzenie trzech tranzystorów w każdym podłożu. Włożyć próbki do komory parowania i rozpocząć procedurę osadzania.

Po odparowaniu aluminiowego drenu i elektrod źródłowych należy usunąć próbki z komory. Usuń próbki z masek i sprawdź elektrody. Tranzystory są gotowe do charakteryzacji elektrycznej.

Charakterystyka elektryczna TFT odbywa się poprzez nawiązanie kontaktu z elektrodami drenu, źródła i bramki za pomocą złączy sondy sprężynowej. Elektrody są zatem podłączone do dwukanałowego źródła i jednostki pomiarowej. Charakterystyki tranzystora uzyskuje się poprzez polaryzację elektrod drenu i źródła, a także elektrody bramki i pomiar prądu kanału.

Analizę parametrów elektrycznych TFT przeprowadza się poprzez wykreślenie krzywej przenoszenia TFT i pierwiastka kwadratowego prądu drenu w funkcji napięcia bramki. Nachylenie krzywej pozwala na określenie ruchomości urządzenia. Przecięcie nachylenia krzywej z osią X określa napięcie progowe TFT.

Analiza uzyskanych wyników krzywizny projektu Pliske-Burman eksperymentów może być przeprowadzona przez oprogramowanie analityczne, takie jak Chemoface. Wybierz projekt eksperymentalny i wprowadź dane wejściowe. Dlatego należy obliczyć odpowiednie efekty dla każdego parametru anodyzacji i przeanalizować wyniki, wykreślając dane na wykresie efektów Pareto.

Wykres Pareto pozwala uszeregować współczynniki anodowania według wpływu na określony parametr odpowiedzi urządzenia, taki jak mobilność TFT. Tak więc Plisa-Burmana jest przydatna z wielu różnych powodów. Po pierwsze, pozwala na systematyczne i jednoczesne badanie wielu różnych czynników.

Korzystając z podejść statystycznych, takich jak ANOVA i regresja, pozwala określić ilościowo i zrozumieć najważniejsze i najmniej istotne czynniki, które wpływają na proces anodyzacji. Uważamy więc, że podejście Pliske'a-Burmana jest bardzo cenne w elektronice drukowanej. Pozwala szybko i skutecznie przesiewać szereg różnych czynników i optymalizować je w bardzo systematyczny i szybki sposób.

Chociaż opracowaliśmy to podejście do anodowania, może ono być stosowane w wielu innych obszarach rozwoju elektroniki drukowanej.