CN109243992A - 一种检测溶液法绝缘层tft质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于薄膜器件分析领域，公开了一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法。将溶液法绝缘层TFT样品放置于μ‑PCD仪器中，测试样品的载流子强度以及光电导衰减情况，从而得出溶液法绝缘层的均匀性及TFT器件质量；所述溶液法绝缘层TFT包括依次层叠的玻璃片、溶液法绝缘薄膜和半导体有源层薄膜，所述半导体有源层薄膜完全覆盖绝缘薄膜。本发明以简单的样品结构和测试方法，解决了溶液法加工绝缘薄膜均匀性测试的问题，同时为溶液法绝缘薄膜对半导体的影响提供了一定的参考价值，具有很强的实用性。

Description

一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法
技术领域
本发明属于薄膜器件分析领域，具体涉及一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法。
背景技术
金属氧化物绝缘层由于其优异的介电性质(电容大、漏电流低)被视为下一代薄膜电子器件中氧化硅、氮化硅等传统绝缘材料的替代品。因此，真空法制备的氧化物绝缘层被广泛应用于显示、传感器和驱动电路行业。同时，溶液加工的制备方法因其低耗、简单以及适合大面积制备的优点具有很大应用前景，包括喷墨打印、旋涂和喷涂等一系列手段。然而，溶液加工法制备的绝缘薄膜器件性能未能达到真空法的水准，主要表现在开关比小，迁移率低，稳定性差和重复性差等，且检测手段有限，大大延缓了优选材料和工艺的过程。
通常对溶液法制备的绝缘薄膜和器件的测试手段包括：显微镜(偏光，电子)观察，局部致密度表征(XRD、XPS)，漏电和转移特性曲线测试等。然而，这些测试对绝缘薄膜成膜性以及其对有源层的作用表征有限，特别是对器件的重复性和稳定性的表征方面提供不了太大的参考。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法。本发明方法使用微波光电导效应检测沉积在绝缘薄膜上半导体层的载流子情况，从而反应溶液法绝缘薄膜性质的方法，具体过程为：微波振荡器产生微波信号照射到样品表面，同时激光激发出样品表面的载流子(电子、空穴)，电子空穴复合对微波信号产生影响，通过收集返回的信号强度以及衰减时间来判断半导体的载流子情况，从而反映底下溶液加工绝缘薄膜的性质。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，包括如下步骤：
将溶液法绝缘层TFT样品放置于μ-PCD仪器中，测试样品的载流子强度以及光电导衰减情况，从而得出溶液法绝缘层的均匀性及TFT器件质量；所述溶液法绝缘层TFT包括依次层叠的玻璃片、溶液法绝缘薄膜和半导体有源层薄膜，所述半导体有源层薄膜完全覆盖绝缘薄膜。
进一步地，μ-PCD仪器中测试方式选择面扫描，导出结果选择PEAK VALUE。
进一步地，所述溶液法绝缘薄膜是指通过喷墨打印、旋涂或喷涂等溶液加工法制备的绝缘薄膜。
进一步地，所述绝缘薄膜的厚度为＞20nm。
进一步地，所述绝缘薄膜是指金属氧化物绝缘层薄膜。优选氧化锆或氧化铝绝缘层薄膜。
进一步地，所述半导体有源层薄膜通过磁控溅射制备得到。
进一步地，所述半导体有源层薄膜的厚度为50～100nm。
进一步地，所述半导体有源层薄膜的制备材料为IGZO、IZO等常用的金属半导体。
本发明的原理为：μ-PCD仪器中的微波振荡器产生微波信号照射到样品表面，同时激光激发出样品表面的载流子(电子、空穴)，电子空穴复合对微波信号产生影响，通过收集返回的信号强度以及衰减时间来判断半导体的载流子情况，从而反映底下溶液加工绝缘薄膜的性质。
本发明的方法具有如下优点及有益效果：
本发明以简单的样品结构和测试方法，解决了溶液法加工绝缘薄膜均匀性测试的问题，同时为溶液法绝缘薄膜对半导体的影响提供了一定的参考价值，具有很强的实用性。
附图说明
图1为实施例中溶液法绝缘层TFT样品的结构示意图；图中编号说明如下：1-玻璃片，2-绝缘薄膜，3-半导体有源层。
图2为实施例中微波光电导测试仪器(μ-PCD，KOBELCO)的测试原理图。
图3为采用实施例1中溶液法加工氧化锆作为绝缘层且IGZO厚度为50nm时的测试结果图。
图4为采用实施例2中溶液法加工氧化铝作为绝缘层且IGZO厚度为50nm时的测试结果图。
图5为采用对比例1中溶液法加工氧化锆作为绝缘层且IGZO厚度为10nm时的测试结果图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，TFT样品结构示意图如图1所示。样品由玻璃片1、玻璃片上的溶液加工绝缘薄膜2和绝缘薄膜上面的半导体有源层3构成。其中绝缘薄膜通过溶液法制备，厚度为50nm，材料为氧化锆；半导体有源层薄膜采用磁控溅射制备，厚度为50nm，材料为IGZO，并完全覆盖绝缘薄膜。本实施例样品的制备方法及对该溶液法绝缘层TFT样品进行微波光电导测试及分析的方法如下：
(1)将ZrOCl2·8H2O(八水合氯氧化锆)溶于乙二醇单甲醚(2-MOE)中，60℃下搅拌2h，配置浓度为0.6mol/L的前驱体溶液。
(2)在10*10mm玻璃片上旋涂步骤(1)所得前驱体溶液，旋涂转速5000rpm，匀胶时间60s，匀胶次数3次，每次匀胶之间退火温度300℃，时间5min；然后在350℃退火处理1h，得到厚度为66nm的氧化锆绝缘层薄膜；
(3)取步骤(2)所得片子，磁控溅射沉积一层50nm厚无图形化IGZO薄膜作为半导体有源层，得到TFT测试样品；
(4)将测试样品朝上放置于μ-PCD仪器(KOBELCO)当中，选择面扫描测试方式，导出结果为PEAK VALUE后，进行测试。其测试原理如图2所示。μ-PCD仪器中的微波振荡器产生微波信号经过衰减器后照射到样品表面，同时激光激发出样品表面的载流子(电子、空穴)，电子空穴复合对微波信号产生影响，通过收集返回的信号强度以及衰减时间来判断半导体的载流子情况，从而反映底下溶液加工绝缘薄膜的性质。
(5)得到结果如图3所示，PEAK值主要分布在544-597之间，且超过80％面积范围内颜色均匀，表明制备的绝缘薄膜均一，且与IGZO接触良好，激发载流子强度高。
实施例2
本实施例的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，TFT样品结构示意图如图1所示。样品由玻璃片1、玻璃片上的溶液加工绝缘薄膜2和绝缘薄膜上面的半导体有源层3构成。其中绝缘薄膜通过溶液法制备，厚度为50nm，材料为氧化铝；半导体有源层薄膜采用磁控溅射制备，厚度为50nm，材料为IGZO，并完全覆盖绝缘薄膜。本实施例样品的制备方法及对该溶液法绝缘层TFT样品进行微波光电导测试及分析的方法如下：
(1)将AlNO3(硝酸铝)溶于乙二醇单甲醚(2-MOE)中，60℃下搅拌2h，配置浓度为0.6mol/L的前驱体溶液。
(2)在10*10mm玻璃片上旋涂步骤(1)所得前驱体溶液，旋涂转速5000rpm，匀胶时间60s，匀胶次数3次，每次匀胶之间退火温度300℃，时间5min；然后在350℃退火处理1h，得到厚度为58nm的氧化铝绝缘层薄膜；
(3)取步骤(2)所得片子，磁控溅射沉积一层50nm厚无图形化IGZO薄膜作为半导体有源层，得到TFT测试样品；
(4)将测试样品朝上放置于μ-PCD仪器(KOBELCO)当中，选择面扫描测试方式，导出结果为PEAK VALUE后，进行测试。其测试原理如图2所示。
(5)得到结果如图4所示，图4可观察到整体强度不高，且载流子分布不均，而氧化铝绝缘薄膜与实施例1氧化锆薄膜厚度相差不大，说明此溶液法制备的氧化铝绝缘薄膜质量不高。
实施例3
本实施例的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，TFT样品结构示意图如图1所示。样品由玻璃片1、玻璃片上的溶液加工绝缘薄膜2和绝缘薄膜上面的半导体有源层3构成。其中绝缘薄膜通过溶液法制备，厚度为50nm，材料为氧化锆；半导体有源层薄膜采用磁控溅射制备，厚度为10nm，材料为IGZO，并完全覆盖绝缘薄膜。本实施例样品的制备方法及对该溶液法绝缘层TFT样品进行微波光电导测试及分析的方法如下：
(1)将ZrOCl2·8H2O(八水合氯氧化锆)溶于乙二醇单甲醚(2-MOE)中，60℃下搅拌2h，配置浓度为0.6mol/L的前驱体溶液。
(2)在10*10mm玻璃片上旋涂步骤(1)所得前驱体溶液，旋涂转速5000rpm，匀胶时间60s，匀胶次数3次，每次匀胶之间退火温度300℃，时间5min；然后在350℃退火处理1h，得到厚度为66nm的氧化锆绝缘层薄膜；
(3)取步骤(2)所得片子，磁控溅射沉积一层10nm厚无图形化IGZO薄膜作为半导体有源层，得到TFT测试样品；
(4)将测试样品朝上放置于μ-PCD仪器(KOBELCO)当中，选择面扫描测试方式，导出结果为PEAK VALUE后，进行测试。其测试原理如图2所示。
(5)得到结果如图5所示，图5可观察到整体强度很低，低于正常半导体分析数值(＞100)，说明测试中半导体有源层薄膜厚度太低会影响测试结果，减弱差异性，使得分析结果不可靠。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于包括如下步骤：
将溶液法绝缘层TFT样品放置于μ-PCD仪器中，测试样品的载流子强度以及光电导衰减情况，从而得出溶液法绝缘层的均匀性及TFT器件质量；所述溶液法绝缘层TFT包括依次层叠的玻璃片、溶液法绝缘薄膜和半导体有源层薄膜，所述半导体有源层薄膜完全覆盖绝缘薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于：μ-PCD仪器中测试方式选择面扫描，导出结果选择PEAK VALUE。
3.根据权利要求1所述的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于：所述溶液法绝缘薄膜是指通过喷墨打印、旋涂或喷涂溶液加工法制备的绝缘薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于：所述绝缘薄膜的厚度为＞20nm。
5.根据权利要求1所述的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于：所述绝缘薄膜是指金属氧化物绝缘层薄膜。
6.根据权利要求5所述的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于：所述绝缘薄膜是指氧化锆或氧化铝绝缘层薄膜。
7.根据权利要求1所述的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于：所述半导体有源层薄膜通过磁控溅射制备得到。
8.根据权利要求1所述的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于：所述半导体有源层薄膜的厚度为50～100nm。
9.根据权利要求1所述的一种检测溶液法绝缘层TFT质量的方法，其特征在于：所述半导体有源层薄膜的制备材料为IGZO或IZO。
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