聚酰亚胺衬底上，p型低温多晶硅薄膜晶体管的异常输出特性是怎么样的？
柔性显示器因其各种优点而备受关注，这些优点包括重量轻、不易损坏以及在应用中的便携性。
今天小影子就带大家一起了解一下，聚酰亚胺衬底上，p型低温多晶硅薄膜晶体管的异常输出特性
有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)阵列，也适用于柔性基板以及薄膜晶体管(TFT)背板。其不仅要求高迁移率，还要求良好的饱和行为，以在漏极电流-漏极电压(ID -VD)输出特性中提供足够的电流驱动。
对于柔性AMOLED应用，低温处理的非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO) TFT被认为是满足这种输出特性的候选材料。
而p型低温多晶硅(LTPS) TFT是更容易提出的候选材料，其电流驱动能力甚至优于a-IGZO TFT。
一种有利的柔性衬底是聚酰亚胺(PI)，它可能能够承受常规LTPS工艺的器件制造温度。
然而，PI由于其固有的导热性差而导致热障问题，其导热性远远差于玻璃基板，尽管甚至用于常规LTPS TFT的玻璃基板似乎也没有显示出良好的导热性。
因此，在PI衬底上的LTPS TFT中，自加热引起的退化必然是一个问题。
传统的共面p型LTPS薄膜晶体管是在具有载体玻璃衬底的PI上制作的。
将17微米厚的PI层狭缝涂布在370×470 mm2的具有缓冲介电层的玻璃基板上，然后在对流烘箱中在450℃下退火4小时以脱气和硬化。
通过基于SiH4的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在PI上沉积50纳米厚的a-Si层，并通过准分子激光退火使其结晶。
在沉积100纳米厚的栅绝缘体(GI)的PECVD二氧化硅之后，通过湿法蚀刻图案化300纳米厚的Mo栅。
对于自对准高掺杂源极/漏极(S/D)区，B通过GI注入(70 keV，2.5e15 cm)，栅极金属作为注入掩模，随后在380°C退火，随后激活掺杂剂。
堆叠的Mo/Al/Mo被图案化为S/D金属，然后通过PECVD在230℃下进行由SiNx组成的最终钝化工艺，并在空气环境中(在230℃下)进行1小时的后退火。
在TFT制造完成之后，通过使用355 nm波长的激光退火(穿过玻璃基板)将PI基板分层，并且最终形成自立式柔性背板，该背板被附接到玻璃载体用于电测量。
用Agilent 4155C半导体参数分析仪测量漏极电流-栅极电压(ID -VG)转移和ID -VD输出特性。
示出了具有5个微米栅极长度(L)的三个p型LTPS tft的ID -VD曲线:两个在PI衬底上，一个在玻璃上。
有趣的是，在高VG和高VD扫描区域下，从具有宽宽度(W)的PI上的tft明显观察到具有负微分电导(NDC，Gd≧δID/δVD)的异常输出特性。
PI衬底上的器件显示出比玻璃上的其它器件稍高的ID(在NDC区域之前,但是这被认为是来自它们的Vth差异的固有差异。
为了更详细地研究π-衬底器件上的异常行为，在代表性的VG= (-) 15 V下，VD被扫描到扩展的范围(0 ∽(-)40v ),其中异常VD区域被清楚地观察到，并且器件最终被击穿。
事实上，所有器件都应观察到器件击穿导致的ID急剧下降，因为有源层中的极端自热导致的热失控无论如何都会在特定的高VD下发生。
然而，在具有宽(20微米)和窄(5微米)W的两个TFT设备之间存在显著的差异，因为具有宽W的设备明显地在区域II和III之前显示NDC区域I，而具有窄W的另一个TFT根本不显示区域I。
因此，这种具有NDC的异常输出曲线可能来自导致PI衬底上高沟道温度的宽W。
为了找出并解释NDC的根本原因，通过ID -VG传输特性测量和器件面积变化进行系统分析。
在转移曲线测量之前，已经扫描了这些器件到NDC区域I的输出曲线。
在输出曲线扫描范围增加到区域II和III之后，也会发生正偏移。
相比之下，5微米窄TFT由于没有NDC区，所以没有显示出负偏移，而仅显示出正偏移。
在PI衬底上制作的p型LTPS TFT中遇到的异常输出特性，其不良的热传导导致在扭结和器件击穿之前的高VDs下的NDC现象。
由于散热效率差，这种NDC经常在大面积器件中观察到，这导致器件温度升高和主要在GI和多晶硅之间的前界面处的热电子空穴俘获。
在输出VD扫描到NDC区域后，由于空穴俘获，Vth因此向负电压增加。
在较高的VD下，扭结是由所报道的热载流子效应引起的，将Vth移回到正电压。
提出器件失效模型来解释NDC和扭结，得出结论，PI衬底上增强的自加热是异常输出特性的原因，尽管最终的器件击穿与热载流子效应相结合。
