发布时间：2022-11-29 16:19:58 访问量：5461
薄膜晶体管（Thin-Film Transistors，TFTs）是半导体工业中最基础、最重要的三端电子元器件，已在平板显示、射频标签等消费类产品中广泛应用。每一个像素都依赖TFT进行开关和驱动。其中根据TFT有源层半导体材料的不同，当前主流的TFT技术可分为氢化非晶硅（a-Si:H）TFT、低温多晶硅（low-temperature poly-Si, LTPS）TFT和非晶氧化物（AOS）TFT。
一、TFT结构
非晶硅TFT是有一个栅极（gate），一个源极（source），与一个漏极（drain）。基本组成包括两层金属（常用铝Al和铜Cu）、两层绝缘层（一般是氢化氮化硅SiNx：H）、一层有源层（一般是氢化非晶硅a-Si：H）和一层位于半导体与金属层之间的欧姆接触层（n+a-Si：H）。
1.1底栅结构
目前的液晶显示器广泛采用的是底栅结构。因为液晶显示的被动发光器件，即显示器背面需要一个背光源，在底栅结构中不透光的栅极金属层能很好地把来自背光的光遮挡住，避免光线照到硅岛上产生载流子而影响薄膜晶体管的关态电流特性。目前面板厂都广泛采用背沟道刻蚀结构，一方面是其电学特性能满足显示器的要求，另一方面该工艺在设计和技术上有所提升。
二、TFT电学特性
2.1输出特性
（1）可变电阻区
条件：0<UDS<UGS-UGS(th)
特点：ID余UDS的关系近似为线性，对应三极管的饱和区，也叫线性区。
（2）恒流区
条件：UDS>UGS-UGS(th)
特点：UGS一定时，ID基本不随UDS变化而变化，对应三极管的放大区。
（3）击穿区
UDS增加到某一临界值时，ID开始剧增而出现击穿。
（4）夹断区（截至区）
当满足UDS <UDS(th) ，MOS管进入截止区。
2.2转移特性
转移特性是表示Uds 不变时，Id 与Ugs 之间的关系。在这个曲线上出现了一个亚阀值区。这个区域是TFT从关态到开态的一个过渡区，即电流从低的关态电流以指数形式升到高到开态电流的区域。
三、TFT与MOSFET的比较
3.1沟道与源/漏极
MOSFET的载流子沟道所形成的界面与源/漏极处于同一边。TFT的电子沟道是形成于半导体层下方的界面，而源/漏极却是在半导体层上方的界面，因此TFT的电子沟道要连接到源/漏极，必须经过半导体层厚度，载流子的流动需要经过这个低导电性的区域，因而影响TFT的导电性。
3.2栅极与源/漏极的重叠
MOSFET的源/漏掺杂是利用栅极本身作为掩膜。利用离子注入来形成，栅极与源/漏之间不会重叠。而TFT的源/漏极是用另外的掩膜来定义的，又由于像3.1提到的半导体层会造成电阻，如果栅极与源/漏极之间没有重叠，会造成一段不会形成沟道的距离，所以必须在栅极与源/漏极之间故意形成重叠，来避免这样的情况。但是重叠会导致栅极与源/漏极之间产生寄生电容。
3.3栅极绝缘层的材料
MOSFET的栅极是绝缘层是在高温下形成的氧化硅，其本身和硅半导体界面的品质都是极佳的。而TFT的栅极绝缘层，由于基板耐温的限制而无法在高温下形成，只能靠等离子体沉积的方式形成，而且材料是氮化硅。氮化硅很容易获取正电荷，来填满非晶硅缺陷以形成沟道，也就导致TFT只有N型没有P型。
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