薄膜晶体管物理、工艺与SPICE建模

　　本书以显示面板设计和制造过程中的经验为依据，详细分析并阐述了TFT的器件物理、制造工艺以及SPICE建模的相关内容。全书分为6章。第1章阐述了TFT用于平板显示的技术原理，以及针对TFT进行SPICE建模前所需要掌握的基础知识。第2章、第3章内容主要是针对a-Si TFT进行的分析和阐述。其中，第2章分析了目前产业界常用的a-Si TFT的结构、相关的工艺过程、材料以及器件的物理性质。第3章则详细分析了a-Si TFT的SPICE模型，并对每个模型参数的物理意义及其在TFT特性曲线上的作用进行了分析。第4章、第5章分析了LTPS TFT的器件物理、工艺及SPICE模型。第6章针对目前新型的IGZO工艺进行了阐述，主要介绍了IGZO材料及器件的物理性质，以及业界广泛采用的IGZO TFT的结构和工艺过程。

　　雷东，内蒙古包头市人，毕业于浙江大学材料系硅材料国家重点实验室，获工学科学硕士学位，研究领域为半导体硅材料。 2012年4月至2015年3月，曾分别就担任北京京东方科技集团移动显示产品开发中心研究员、北京博达微科技有限责任公司SPICE器件建模高级工程师、华大九天软件公司研发部产品工程师。2015年3月至今，任香港Vendorchain国际有限公司产品经理。

第1章 薄膜晶体管（TFT）用于平板显示 1 1.1 TFT用于液晶平板显示 1 1.1.1 LCD显示技术原理 1 1.1.2 矩阵显示 6 1.1.3 AMLCD显示技术对TFT特性的要求 9 1.2 TFT用于OLED平板显示 11 1.2.1 有机发光二极管（OLED） 11 1.2.2 OLED显示 13 1.2.3 AMOLED显示对TFT特性的要求 15 1.3 TFT的SPICE建模与仿真 16 1.3.1 SPICE仿真与建模 16 1.3.2 TFT的SPICE建模 18 1.3.3 模型的质量验证 24 参考文献 25 第2章 a-Si:H TFT的结构、工艺与器件物理 26 2.1 平板显示用a-Si:H TFT的结构与工艺 26 2.1.1 平板显示用a-Si TFT的常见结构 26 2.1.2 栅极（Gate）金属 27 2.1.3 a-SiNx:H薄膜 27 2.1.4 a-Si:H薄膜 30 2.1.5 n+ a-Si:H薄膜 36 2.1.6 源漏（S/D）极金属 37 2.1.7 钝化层 37 2.2 a-Si:H TFT器件的电学特性 38 2.2.1 栅极（Gate）正向偏置 38 2.2.2 a-Si:H TFT的漏电流 44 参考文献 45 第3章 a-Si:H TFT的SPICE模型 47 3.1 DC模型 47 3.1.1 a-Si:H TFT开启前 47 3.1.2 a-Si:H TFT开启后 53 3.1.3 漏电流区 63 3.1.4 DC温度模型 65 3.2 AC模型 66 参考文献 68 第4章 低温多晶硅（LTPS）TFT的结构、工艺与器件物理 70 4.1 缓冲层以及a-Si层 71 4.1.1 薄膜的沉积 71 4.1.2 去氢 72 4.2 LTPS层 74 4.2.1 准分子激光退火（ELA） 74 4.2.2 LTPS薄膜的表面 77 4.3 LTPS薄膜的电学特性 78 4.3.1 晶界简介 78 4.3.2 晶界势垒 80 4.3.3 载流子的输运 82 4.4 传统的固相结晶技术（SPC） 84 4.5 金属诱导结晶（MIC） 85 4.6 TFT沟道与N-TFT源/漏的形成 86 4.7 栅绝缘（GI）层 87 4.8 p型TFT源/漏与n型TFT LDD的形成 90 4.8.1 轻掺杂漏极 (Lightly Doped Drain，LDD) 90 4.8.2 注入离子的活化 91 4.9 层间介质层（Interlayer Dielectric Film，ILD） 92 4.10 信号线（Data line） 92 4.11 LTPS TFT器件的电学性质 93 4.11.1 栅极正向偏置 93 4.11.2 LTPS TFT的漏电流 98 参考文献 99 第5章 LTPS TFT的SPICE模型 102 5.1 DC模型 102 5.1.1 TFT有效开启电压的表达式 102 5.1.2 亚阈值区 107 5.1.3 输出电流 110 5.1.4 迁移率模型 112 5.1.5 漏电流模型 117 5.1.6 Kink效应 122 5.1.7 沟道长度调制效应 125 5.1.8 方程的统一 126 5.1.9 DC温度模型 131 5.2 AC模型 132 参考文献 135 第6章 IGZO TFT的结构、工艺与器件物理 136 6.1 IGZO工艺概述 136 6.2 平板显示用IGZO TFT的结构 137 6.2.1 栅极（Gate）金属 137 6.2.2 栅绝缘层（GI） 138 6.2.3 IGZO薄膜材料 139 6.2.4 刻蚀阻挡层（ESL） 149 6.2.5 S/D金属 150 6.3 IGZO TFT的电学特性 150 6.3.1 栅极正向偏置 150 6.3.2 IGZO TFT的漏电流 152 参考文献 152