60、氢化非晶硅与多晶硅薄膜晶体管技术解析

氢化非晶硅与多晶硅薄膜晶体管技术解析

1. 氢化非晶硅薄膜晶体管（a - Si:H TFTs）

1.1 优势与应用

氢化非晶硅（a - Si:H）推动了大面积电子行业在20世纪后期和21世纪初期的快速发展，有源矩阵液晶显示器（AMLCD）的背板是其主要应用之一。其优势主要体现在以下两个方面：
- 可扩展性 ：射频等离子体增强化学气相沉积（rf - PECVD）用于沉积a - Si:H材料，沉积系统一次运行可涂覆超过10平方米的面积。同时，该方法还能沉积其他硅基材料，如a - SiN:H，它是薄膜晶体管（TFT）首选的电介质。底部栅极交错TFT结构能形成高质量的界面，使用最少三个掩膜即可制造出相关器件。
- 结构特性 ：a - Si:H的非晶结构没有晶界，可在背板上实现极高的器件均匀性。

1.2 局限性

• 低迁移率 ：a - Si:H中电子的迁移率比晶体硅小约三个数量级，这显著限制了器件的开关速度。
• 阈值电压变化 ：当对器件的栅极施加偏压时，TFT的阈值电压会随时间变化，这是由于弱键/悬空键平衡的改变导致更多悬空键的产生，从而限制了a - Si:H TFT的应用。特别是在驱动下一代有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）显示器的背板方面，a - Si:H TFT可能难以胜任。

1.3 阈值电压漂移机制

• 缺陷产生机制 ：a - Si:H中弱Si