透明半導體之薄膜電晶體關鍵技術開發研究

Abstract

目前液晶顯示器產業一直致力於解決傳統非晶矽薄膜電晶體的嚴重光漏電問題與提升電晶體的載子遷移率，然而此舉常需要引入額外的製程以及複雜的元件結構來改善，造成製造成本的增加以及產品良率的降低。由於半導體氧化鋅的能隙(3.3 eV)處於不易吸收可見光的能量範圍，因此使用氧化鋅製作薄膜電晶體將可降低元件對可見光的敏感性，進而抑制光漏電的現象。此外，在一些研究文獻中也發現氧化鋅材料中載子的場效遷移率可優於傳統非晶矽薄膜電晶體的載子移動率，因此若能成功發展透明半導體氧化鋅薄膜電晶體的關鍵技術，將有助於顯示器產業技術的發展與提升。本計劃研究將發展旋塗沈積(spin on deposition)透明氧化鋅半導體薄膜的技術，利用此種方法所製作的透明氧化鋅薄膜電晶體，除了可以降低可見光的敏感性，還具有製程簡易、低製造成本、元件表面高度的平坦性，進而可增加顯示畫素的開口率及提升製程的可靠度。本計劃的執行將先透過材料的霍爾量測行為與成分分析來探討旋轉塗佈半導體氧化鋅薄膜的基本特性，進而發展一最佳化的透明半導體沈積技術與薄膜電晶體特性。其次，我們將藉由電晶體閘極介電薄膜以及金屬接觸介面的改質與電極材料的研究，來增進ZnO薄膜電晶體之性能並透過可靠度分析與光照敏感性的量測，檢測薄膜電晶體的效能及驗證產品應用的可行性。藉由嚴謹理論的分析研究，我們將建立一完整的氧化鋅半導體電晶體傳導機制與可靠度模型。