溶膠凝膠氧化鋅薄膜電晶體氧化處理之研究

Abstract

氧化鋅(ZnO) 是一個透明的半導體，能隙為3.7eV介於可見光不吸收的區域。此透明氧化鋅薄膜電晶體有對光不敏感，高開口率，高載子移動率的特性。 本論文研製之氧化鋅薄膜電晶體是使用溶膠凝膠(sol-gel)的方式來製造，此方式是利用一種旋塗沉積的技術(spin-on-deposition)來形成氧化鋅薄膜，並且可以在常壓常溫下形成氧化鋅薄膜，相較於傳統的真空濺鍍系統(DC Sputter, RF Sputter)，旋塗沉積的技術可以節省很多製程上面的成本以及時間。 氧化鋅溶膠凝膠是以醋酸鋅為主要原料，水當作水解劑，先合成溶膠；再將此溶膠加入異丙醇當中攪拌並且升溫到60℃，溶膠中粒子鍵結成網狀的分子態稱為凝膠。 氧化鋅薄膜在旋塗沉積之後，我們使用退火及雙氧水氧化方式來改善氧化鋅薄膜電晶體的特性，並且利用改變溫度、氧氣壓力及摻雜的方式來找出最好條件。我們使用不同的烘烤(Baking)方式來去除水氣和改善薄膜的均勻性，並且找出去除有機鍵的溫度。此外，我們使用摻雜鋯元素方式當作雜質，因而使得氧化鋅容易擁有半導體特性。 我們使用SEM、N&K、FTIR、EDS、AFM、TDS來分析溶膠凝膠氧化鋅薄膜的材料特性，並使用I-V量測裝置(4156)來探討氧化鋅薄膜電晶體的電性趨勢。