非晶硅薄膜晶体管PECVD成膜工艺的优化探析

摘要：现阶段科学技术飞速发展，信息化技术在人们日常生活中取得有效应用，高分辨率、低功耗成为了现阶段技术人员追逐的方向。非晶硅薄膜晶体管PEVCD成膜技术的应用，需要技术人员对其工艺不断优化，提高自身性能。本文主要介绍了非晶硅薄膜晶体管制备与表现，提出了四点有效策略，优化PECVD成膜技术。

关键词：薄膜晶体管；非晶硅；等离子处理；退火

引言：液晶技术在人们生活中得到了有效应用，但是随着时间的推移，液晶工艺已经逐步淘汰。目前智能手机已经成为了人们生活中不可缺少的一部分，消费者更加注重大屏与高清。为满足消费者的需求，对显示面板展开有效处理，使用非晶硅薄膜作为现阶段TFT有源层材料，提高整体建设工艺。

一、非晶硅薄膜晶体管制备与表现特征

薄膜晶体管的制备涉及到很多过程，才能满足现阶段设备的需要。工作人员在制备薄膜晶体管的时候，一般采用清洗、镀膜、涂光阻、曝光、显影、蚀刻、去光阻和清洗几个部分，来制作相关TFT基板。

等TFT基板制作完成之后，采用物理气相沉积技术，来实现薄膜晶体管成膜工艺。在具体操作中，首先利用真空腔将气体电离成plasma，然后施加电场，在电场的作用下电离的Ar离子与阴极上的靶材有效结合，在物理气相沉积技术的作用下，不断沉积在基板上，形成薄膜晶体管。PECVD技术是等离子体增强式化学气相沉积技术的简称，在这个反应过程中，工作人员将反应气体顺利导入反应器中，在物理变化下形成等离子气体，通过电场的作用，来实现整体薄膜晶体管的制备。

在薄膜晶体管制备过程中，充分考虑器件的性能，及时参考相关参数。在测量的时候，将扫描线通电后，可以实现电子在有源层的运动。由于材料的自身特性，在电场不够大的时候不会发生定向移动，但是随着电场加大，打破了内部平衡之后，部分载流子将会开展定向移动，造成整体器件响应速度变慢，这便是薄膜晶体管场效应迁移率的含义。同时薄膜晶体管依旧存在其他特征，比如开关电流比与阈值电压等。在薄膜晶体管内部，开关电流比是TFT电学特征的重要参数，可以判断整个开关的能力，而阈值电压则表明整个薄膜晶体管的临界电压，能够有效判断整个薄膜晶体管的性能。 二、提升非晶硅薄膜晶体管PEVCD成膜工艺的措施

本部分主要从优化绝缘层气体配比、优化有源层a-Si层气体配比与膜厚、优化表面处理等方面出发，对提升非晶硅薄膜晶体管PEVCD成膜工艺的措施进行了研究。 （一）优化绝缘层气体配比

根据相关研究，绝缘层主要分为两层，分别为高速成膜（GH）与低速成膜（GL）。技术人可以优化绝缘层气体的配比，来提高PEVCD成膜工艺。在G-SiNx：L 层，工作人员通过改变气体配比，改善TFT电学特征。G-SiNx是TFT的绝缘层，具有较高的介电常数，内部漏电流较低，拥有良好的绝缘特性。通过改变成膜时候的制程气体，促进TFT器件自身能力的提高，从而提升PEVCD成膜工艺。

现阶段制作TFT主要采用的是HH3、SiH2和N2，通过一定的反应促进氮化硅自身生长，来制备符合要求的非晶硅薄膜。工作人员对不同的气体配比展开实验，利用1100*1300mm的玻璃，按照薄膜晶体管制作过程，形成绝缘层。工作人员对这些数据展开metal分析，及时获取分析报告，选择唯一变量，将HH3、SiH2和N2之间的配比及时改变，选择最优化解。通过实验可以得出，在GL 层配比在 SiH4:NH4:N2=1:2:20时，总体效果最优。NH3在整体配比中如果含量减少，N2含量增加，TFT整体性能变好。在整个制作环境中，SiH4/NH3直接参与到整个化学反应，如果改变两者之间的配比，将会影响到整个反应的进行。而N2的使用主要作为载体，提高整体反应的效果。适当改变三者之间的配比，能够提高整体反应效率，优化PEVCD成膜技术。根据实验的内容，如果增强SiH4含量达到一定程度之后，将会造成整个反应层出现错误，降低了反应效率，不利于薄膜层的构建。 （二）优化有源层a-Si层气体配比与膜厚

有源层a-Si薄膜在实际参与反应中，具备较好的机械特性。技术人员调整气体配比与膜厚，可以改善PEVCD成膜技术，在TFT制备中发挥更大的作用。

目前a-Si:H是TFT的像素开关，对整个TFT器件的影响很大。根据相关研究，一般导电通道在a-SiNx:H与a-Si:H中形成，内部电子的迁移率开启电压与材料之间紧密联系。在TFT制备中，氢的含量为10%的时候，性能最为优秀。在实验开展中，利用PEVCD成膜技术来沉积a-Si:H薄膜，探究有源层气体配比变化对TFT电学特征的影响，来实现对整体TFT制备技术的优化。

在实验中，选择NEG0.7mm的玻璃，并且制作metal图形，改变a-Si层气体的配比，选择符合条件的TFT制备环境。整个实验依旧采取唯一变量法，改变氢气的含量，对整个工程展开有效检测，提高整体性能。根据实验可以得出，随着氢气的进一步提高，整体的电学特征更加优秀，整体致密性会变好。但是在超过一定比例之后，会造成整体工作效率降低，损害到薄膜致密性。

同时沟道层作为TFT电子迁移的重要通道，改变整体a-Si层的厚度，会对整个工作造成严重影响。根据相关研究工作可以得出，在使用阶段，PEVCD镀膜的厚度会产生一定的波动，调整膜厚，会造成TFT电学特征改变。低速成膜内部结构致密，是电子导通的重要通道，而高速成膜与低速成膜相反，整体电阻较大。在实验中，需要对沟道内镀膜进行蚀刻，减低a-Si剩余厚度来提升TFT电学特征。 （三）优化表面处理

目前，TFT绝缘层与有源层之间的界面态变化对整体TFT电学特征的影响较大，各种电学特征数值改变会影响到整体成像效果。工作人员对G-SiNx表面进行有效处理，提高整体设备的电学性能。在TFT设备制备的时候，需要使用气体plasma对整个TFT结构的表面展开有效处理，提高电学性能与栅压稳定性。工作人员可以使用氢气或者氮气对整个表面展开有效清理，提高整体设备的稳定性。

在TFT制备中，通过plasma处理，可以有效提高设备的电学性能，提高整体工作的稳定性。目前，TFT有源层与绝缘层之间的截面对整体器件的电学特征很是重要，对TFT表面进行有效处理，可以抑制表面电荷缺陷，提高整体TFT开关性能。在实际使用中，能够降低内部缺陷，提高TFT自身性能。通过对SiNx表面进行处理，减少内部缺陷，将整体结构变得更加致密。通过表面处理，TFT器件的迁移率和电学特征将会得到提升。 （四）优化退火温度

三、在TFT制备中，退火机理的应用，改变材料结构，经过热处理之后，改变整体电学性能。目前退火处理的应用，能够将晶体缺陷移动，提高自身性能。通过实验，可以得出不同温度下TFT的转移特征曲线，选择合适的温度，能够提高整体电学性能。根据TFT特征曲

线可以得出，在温度提升时候，TFT工作性能提升。所以工作人员对a-Si:H TFT退火，可以提高整体工作性能。如果温度过高，会造成器件损害，同时薄膜中的氮、氢原子逸出，造成整体结构致密性降低，影响到自身结构的稳定性。如果温度较低，难以造成氮、氢原子释放，维持TFT薄膜结构稳定。在总体温度低于380度的时候，整体电学性能会随着温度的升高发挥更好的作用。在TFT制备过程中，优化退火方案，可以提升非晶硅薄膜晶体管PEVCD成膜工艺，在提高自身性能的时候，促进整体结构的稳定性提升。

结论：总而言之，使用以上四种方案，能够优化自身设计，提高PEVCD成膜效率。目前，TFT技术已经成熟，企业为了提高整体工艺，满足人们对高分辨率、低功耗的需求，在现有技术的前提下，改善PEVCD成膜技术，降低能耗。 参考文献：

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作者简介：陈毅雯（1993.10--）性别：女，籍贯：江苏省南通市，学历：本科，毕业于南京理工大学；现有职称：助理工程师；研究方向：液晶面板显示行业化学气相沉积、干蚀刻、质量分析等。