微晶硅TFT-OLED的若干基础问题的研究

薄膜晶体管（TFT）是主动驱动平板显示的核心元件，微晶硅TFT由于性能优于非晶硅，其制作工艺又与非晶硅基本相同，比多晶硅便宜，因此是当前最具竞争力的AM-OLED 的控制元件。我们将开展以下研究（1）微晶硅薄膜的新的制备和晶化研究。它具双层结构，先生长一层很薄微晶硅子晶层然后是非晶硅层；再用液相加热晶化的方法进行晶化的以期得到高质量，适合于量产的工艺。（2）欧姆接触层的研究：以插入超薄的绝缘层来代替传统n+a-Si:H来实现欧姆接触；并探索其他制欧姆接触层的可能性。（3）绝缘层的研究：研究Si3N4和SiO2 绝缘层制备条件与深能级的浓度和深度，表面粗糙度的关系。（4）界面层的研究。（5）新型TFT器件结构的研究，如顶栅结构的微晶硅TFT器件的研制等。（6）微晶硅TFT与OLED的集成的研究。寻找最佳的参数及最合适的器件结构如底栅或顶栅TFT，微腔顶发射或微腔底发射OLED等。

薄膜晶体管（TFT）是主动驱动平板显示的核心元件，微晶硅TFT性能优于非晶硅，制作工艺比多晶硅简单，是实现AM-OLED的方案之一。 我们的研究由单个TFT器件，到TFT器件的集成，最终实现7英寸的TFT-OLED 显示屏。主要结果如下。.一．微晶硅TFT 器件的研究.1.有源层的研究；（a）研究了生长条件如氢稀释浓度、衬底温度、功率密度和反应气体压强对微晶硅晶化率的影响。（b）采用PECVD双倍频（27.12MHz）直接生长微晶硅薄膜：采用双倍频技术提升微晶硅薄膜的沉积速率，改善薄膜的晶化率，直接生长出高质量的微晶硅薄膜。.2.绝缘层的研究:(a)通过优化工艺参数从而调节表面的粗糙度及薄膜的折射率。将SiNx的折射率控制在1.85-1.90之间，有利于生长高质量的微晶硅薄膜.(b)SiNx绝缘层采用沉积速率“先快后慢”两步沉积工艺，改善绝缘层/有源层之间的界面态，.3.界面的改善:(a) SiNx绝缘层表面采用plasma处理，改善了器件的关态电流，提高开关比，降低了阈值电压。（b）双有源层结构：采用a-Si/uc-Si复合结构薄膜代替uc-Si薄膜作为有源层，改善了关态电流，由6x10-10 A 降到 6x10-12 A..4．基于无重掺杂的新型源漏电极的微晶硅TFT研究：为了避免传统重掺杂电极使用磷烷硼烷等有毒气体，研制安全的欧姆电极.(a)采用铝合金作为源漏电极我们采用铝合金作用源漏电极。(b)制备 Al/LiF源漏电极。在Al电极与μc-Si之间插入LiF薄层，制成Al/LiF源漏电极，其电子注入势垒由Al电极的0.512eV降到0.12eV。优化后TFT性能：迁移率0.5cm2/V.s， 阈值电压0.59V，开关比大于106 。.二．TFT 基板的制作：（a）像素采用2T1C 结构设计。基板尺寸：7英寸。分辨率：VGA 640×RGB（H）×480（V）。驱动电压：6-13V。像素大小：222um×74um。（b）工艺：6 MASK 工艺：制作栅极；形成硅岛；制作源漏电极及沟道；接触孔；制作像素电极 (ITO)；制作平坦化层。.三．TFT-OLED显示屏的制作。.在TFT基板上制备OLED 得到7inch AMOLED彩色显示屏。分辨率：640X480；亮度：165 cd/m2；NTSC：65.5%。项目圆满完成.