大型阴极靶溅射IGZO薄膜沉积技术

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3.移动阴极成膜的IGZO 膜评价

3.1 关于膜厚的面内均匀性
Figure 8 Distribution of thickness of an IGZO film.
Figure 8 Distribution of thickness of an IGZO film.
(a) Distribution of thickness of a film on a G6 substrate.
(b) Distribution of film thickness in transverse direction.

图8为在第6代基板(以下简称为G6基板)(1850 mm×1500 mm)上成膜的IGZO膜厚面内分布。其在G6基板膜内表现出了±2.9%的良好面内均匀性,且在横向 膜厚分布中没有基板固定成膜时常见的的由阴极所导致 的凹凸(图2),其分布为±1.6%。这一结果验证了移 动阴极能够以良好的面内均匀膜厚进行成膜。

 

3.2 关于TFT 特性

图9为以G6基板(1850 mm×1500 mm)面内25点 进行评价的IGZOTFT初始特性评价结果。其中,Vgs为栅 极-源极间电压,Ids为漏极-源极间电流。通过饱和区域 计算得出的载流子迁移率(μ)为基板面内平均值 7.5cm2/V・sec,S值(Sub-threshold swing)=0.32 V/dec。另外V o n 显示为(I d s =9nA下的V g s 值 ) 1.1±0.25V,在TFT初始特性中于面内获得了良好且均匀的结果。接着以该基板面内17点进行了IGZO 膜的可靠性 评价。结果显示为图10。其中Vds为源极-漏极间电压, 应力条件PBTS(Positive Bias Temperature Stress)为 Vg s=+30V、Vd s=0V、Vd s=0V,基板温度保持在 60℃;NBITS(Negative Bias Illumination Temperature Stress)为Vgs=-30 V,Vds=0V,基板温度60℃,使用 4500cd/m2的白色LED照射保持温度。各应力60min后的 Von转移量显示为PBTS 0.24~0.98V,NBITS -1.30~ -0.5V。这一结果在可靠性方面也验证了Von转移量较 小,面内均匀的结果。这些结果证明,通过移动阴极成 膜的IGZO 膜拥有良好的面内均匀性与高可靠性。

Figure 9 Evaluation results of initial characteristics of an IGZO TFT with 25 points on a G6 substrate.
Figure 9 Evaluation results of initial characteristics of an
IGZO TFT with 25 points on a G6 substrate.
Figure 10 Evaluation results of bias stability of an IGZO TFT with 17 points on a G6 substrate.
Figure 10 Evaluation results of bias stability of an IGZO TFT with 17 points on a G6 substrate.

 

4.总结

大型基板での良好な面内均一性・高信頼性を有する膜の成膜を目的に,新型カソード『ムービングカソード』を開発した.本カソードでIGZO を成膜した場合,G6基板(1850 mm×1500 mm)面内にて,膜厚分布±2.9%,TFT 特性にて,移動度:7.5 cm2/V・sec,S 値:0.32 V/dec,Von=1.1±0.25 V を示した.また信頼性評価ではPBTS,NBITS ともに面内均一,高信頼性を示した.この結果,ムービングカソードにて成膜したIGZO 膜は良好な面内均一性と高信頼性の膜を有することを実証できた.

5.鸣谢

非常感谢东京工业大学 细野秀雄氏、神谷利夫氏、 云见日出也氏等各位所提供的协助。

文 献
1) K. Nomura, et al.: Science 23 May 2003 Vol. 300 no.5623, 1269-1272.
2) K. Nomura, et al.: Nature 432(2004), 488.
3) K. Nomura, A. Takagi, T. Kamiya, H. Ohta, M.Hirano, and H. Hosono: Jpn. J. Appl. Phys., 45(2006),4303
4) JST News, Apri(l 2010), 6.
5) H. D. Kim, J. K. Jeong, H. J. Chung, and Y. G. Mo.:SID2008, 291.
6) K. S. Son, T. S. Kim, J. S. Jung, M. K. Ryu, et al.:SID2008, 633.
7) 坂本纯一,其他:应用物理学会,2013 秋季第74回 学术讲演会,17-B4-14
8) Y. Kono, H. Shoji, and M. Takahashi J. Magn. Soc.Jpn. 23(1999), 1185-1188.
9) S. Takasawa, S. Ukishima, N. Tani, and S. Ishibashi. J.Vac. Soc. Jpn(2006), Vol.49 No.12), 767.
10) N. Kikuchi, and E. Kusano, J. Vac. Soc. Jpn Vol.50 No.1(2007), 15.

大久保裕夫*1・磯部辰徳*1・新井真*1・清田淳也*1・斎藤一也*1・大野哲宏*2・大空弘樹*2・佐藤重光*2
Deposition Technique of IGZO Film for Large Sputtering Cathode
Yasuo OOKUBO, Tastunori ISOBE, Makoto ARAI, Junya KIYOTA, Kazuya SAITOU, Tesuhiro OONO,
Hiroki OOZORA and Shigemitsu SAITOU
*1 日本株式会社爱发科超材料研究所,千叶县富里市美泽10-2,286-0225
*2 日本株式会社爱发科FPD·PV事业部,神奈川县茅崎市萩园2500, 253-8543
我们开发出全新的“移动阴极”,以实现具有高度均匀性和高偏压稳定性的大面积溅射工艺。通过这种阴极 靶溅射非晶态氧化铟镓锡(α-IGZO),在六代线面板(1850mm×1500mm)上制备得到的薄膜厚度均匀性达 ±2.9%,其TFT特征参数为:载流子迁移率7.5cm2/V/s,亚阈值摆幅0.32V/dec,Von为1.1±0.25V。同时,制 备得到的IGZO-TFT在正偏压温度压力测试和负偏压照明温度压力测试中均表现出较高的均匀性和较好高的偏压 稳定性。