聚酰亞胺襯底上，p型低溫多晶矽薄膜半導體的異常輸出特性是怎麼樣的？
柔性顯示器因其各種優點而備受關注，這些優點包括重量輕、不易損壞以及在應用中的便攜性。
今天小影子就帶大家一起了解一下，聚酰亞胺襯底上，p型低溫多晶矽薄膜半導體的異常輸出特性
有源矩陣有機發光二極管(AMOLED)陣列，也适用于柔性基闆以及薄膜半導體(TFT)背闆。其不僅要求高遷移率，還要求良好的飽和行為，以在漏極電流-漏極電壓(ID -VD)輸出特性中提供足夠的電流驅動。
對于柔性AMOLED應用，低溫處理的非晶铟镓鋅氧化物(a-IGZO) TFT被認為是滿足這種輸出特性的候選材料。
而p型低溫多晶矽(LTPS) TFT是更容易提出的候選材料，其電流驅動能力甚至優于a-IGZO TFT。
一種有利的柔性襯底是聚酰亞胺(PI)，它可能能夠承受正常LTPS工藝的器件制造溫度。
然而，PI由于其固有的導熱性差而導緻熱障問題，其導熱性遠遠差于玻璃基闆，盡管甚至用于正常LTPS TFT的玻璃基闆似乎也沒有顯示出良好的導熱性。
是以，在PI襯底上的LTPS TFT中，自加熱引起的退化必然是一個問題。
傳統的共面p型LTPS薄膜半導體是在具有載體玻璃襯底的PI上制作的。
将17微米厚的PI層狹縫塗布在370×470 mm2的具有緩沖介電層的玻璃基闆上，然後在對流烘箱中在450℃下退火4小時以脫氣和硬化。
通過基于SiH4的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)在PI上沉積50納米厚的a-Si層，并通過準分子雷射退火使其結晶。
在沉積100納米厚的栅絕緣體(GI)的PECVD二氧化矽之後，通過濕法蝕刻圖案化300納米厚的Mo栅。
對于自對準高摻雜源極/漏極(S/D)區，B通過GI注入(70 keV，2.5e15 cm)，栅極金屬作為注入掩模，随後在380°C退火，随後激活摻雜劑。
堆疊的Mo/Al/Mo被圖案化為S/D金屬，然後通過PECVD在230℃下進行由SiNx組成的最終鈍化工藝，并在空氣環境中(在230℃下)進行1小時的後退火。
在TFT制造完成之後，通過使用355 nm波長的雷射退火(穿過玻璃基闆)将PI基闆分層，并且最終形成自立式柔性背闆，該背闆被附接到玻璃載體用于電測量。
用Agilent 4155C半導體參數分析儀測量漏極電流-栅極電壓(ID -VG)轉移和ID -VD輸出特性。
示出了具有5個微米栅極長度(L)的三個p型LTPS tft的ID -VD曲線:兩個在PI襯底上，一個在玻璃上。
有趣的是，在高VG和高VD掃描區域下，從具有寬寬度(W)的PI上的tft明顯觀察到具有負微分電導(NDC，Gd≧δID/δVD)的異常輸出特性。
PI襯底上的器件顯示出比玻璃上的其它器件稍高的ID(在NDC區域之前,但是這被認為是來自它們的Vth差異的固有差異。
為了更詳細地研究π-襯底器件上的異常行為，在代表性的VG= (-) 15 V下，VD被掃描到擴充的範圍(0 ∽(-)40v ),其中異常VD區域被清楚地觀察到，并且器件最終被擊穿。
事實上，所有器件都應觀察到器件擊穿導緻的ID急劇下降，因為有源層中的極端自熱導緻的熱失控無論如何都會在特定的高VD下發生。
然而，在具有寬(20微米)和窄(5微米)W的兩個TFT裝置之間存在顯著的差異，因為具有寬W的裝置明顯地在區域II和III之前顯示NDC區域I，而具有窄W的另一個TFT根本不顯示區域I。
是以，這種具有NDC的異常輸出曲線可能來自導緻PI襯底上高溝道溫度的寬W。
為了找出并解釋NDC的根本原因，通過ID -VG傳輸特性測量和器件面積變化進行系統分析。
在轉移曲線測量之前，已經掃描了這些器件到NDC區域I的輸出曲線。
在輸出曲線掃描範圍增加到區域II和III之後，也會發生正偏移。
相比之下，5微米窄TFT由于沒有NDC區，是以沒有顯示出負偏移，而僅顯示出正偏移。
在PI襯底上制作的p型LTPS TFT中遇到的異常輸出特性，其不良的熱傳導導緻在扭結和器件擊穿之前的高VDs下的NDC現象。
由于散熱效率差，這種NDC經常在大面積器件中觀察到，這導緻器件溫度升高和主要在GI和多晶矽之間的前界面處的熱電子空穴俘獲。
在輸出VD掃描到NDC區域後，由于空穴俘獲，Vth是以向負電壓增加。
在較高的VD下，扭結是由所報道的熱載流子效應引起的，将Vth移回到正電壓。
提出器件失效模型來解釋NDC和扭結，得出結論，PI襯底上增強的自加熱是異常輸出特性的原因，盡管最終的器件擊穿與熱載流子效應相結合。
