Современная электроника №4/2025

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 23 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2025 ческом составах полученных плёнок ZrO 2 были подтверждены с помощью рентгеновской дифракции скользя- щего падения (GIXRD) и рентгенов- ской фотоэлектронной спектроскопии (XPS). По мере уменьшения размеров устройства ухудшение электрических характеристик после испытаний на изгиб уменьшалось, и стабильная рабо- та TFT наблюдалась даже после 5000 циклов испытаний на изгиб с радиу- сом изгиба 2,5 мм. Это связано с тем, что относительно небольшие устрой- ства с меньшей вероятностью будут содержать структурные дефекты или микротрещины, вызванные механиче- ским напряжением [1]. На рис. 3 показан эволюционный процесс формирования плёнок из растворов под воздействием плавле- ния. Синтез горения требует меньше внешнего источника энергии для раз- ложения органических лигандов и построения оксидных решёток из-за внутренней энергии, генерируемой экзотермическими реакциями, по сравнению с обычной системой ZrO 2 . Следовательно, такие плёнки можно изготавливать при более низких тем- пературах. Структурные характеристики плёнок, используемых в качестве диэлектрика в транзисторах, оказыва- ют значительное влияние на ток утеч- ки затвора изготовленных устройств. В частности, в поликристаллических диэлектрических слоях границы зёрен могут приводить к диффузии ионов и действовать как пути утечки, потен- циально способствуя значительному увеличению тока утечки. Исследова- телями также установлено, что токо- проводящие плёнки демонстрируют незначительные пики, связанные с моноклинной структурой в диапазо- не 50–60°С [5]. Некоторые улучшенные характери- стики токопроводящих плёнок осно- вываются на анализе ТГА, показываю- щем, что преобразование прекурсоров в процессе сгорания происходит при значительно более низких температу- рах по сравнению с обычной техноло- гией производства (аналогами) токо- проводящих плёнок, менее гибких и разработанных ранее [8]. Разница температур предполагает снижение потребности во внешней энергии во время конверсии оксида из-за вну- тренней энергии, генерируемой экзо- термической реакцией прекурсоров горения. Используя температуру кон- версии, полученную из термического анализа в качестве эталона, мы опре- делили, что эффективное преобразова- ние в плёнки ZrO 2 может происходить уже при +250°C аналогично техноло- гии изготовления плёнок на основе SnO 2 (в ранних технологиях необхо- димая температура при производстве плёнок превышала 400°С). Эту услов- ную эволюцию зависимости и конвер- сию разницы производства старых и новых типов токопроводящих плёнок демонстрирует рис. 4. Диэлектрические свойства токопроводящих плёнок Изолятор из кремния – металл-изо- лятор-кремний (MIS) – изготовлен для исследования влияния синтеза горе- ния на диэлектрические свойства токопроводящих плёнок ZrO 2 . В отно- шении диэлектрических свойств токо- проводящих плёнок имеет значение зависимость механической гибкости (деформации) не только от условий воз- действия и среды, но также от часто- ты воздействия и частоты электриче- ского сигнала. На рис. 5 представлены два графика плотности тока утечки в зависимости от электрического поля как для обыч- ных (ранее разработанных на относи- тельно твёрдой подложке), так и для новейших токопроводящих плёнок на основе ZrO 2 . Обычные токопроводящие плёнки характеризуются полем пробоя ~3,1 мВ/см и плотностью тока утечки ~2,82×10 –7 А/см² при 1 мВ/см. Однако новые разработки, рассматриваемые в настоящей статье, полученные путем синтеза горения, демонстрируют зна- чительное увеличение поля пробоя до ~8,3 мВ/см, что примерно в 2,7 раза выше, и существенное снижение плот- ности тока утечки до ~3,06×10 –9 А/см², что примерно составляет 1/100 от пре- дыдущего значения, при 1 мВ/см. Про- иллюстрированы (рис. 5) статистиче- ские результаты и подробные значения диэлектрических постоянных в зави- симости от частоты воздействия: кри- вые диэлектрической проницаемости в зависимости от частоты и изменение диэлектрической проницаемости в Рис. 3. Иллюстрация процесса формирования плёнок ZrO 2 /SnO 2 с использованием сжигаемых растворов Рис. 4. Эволюция зависимости и конверсия разницы производства старых и новых типов токопроводящих плёнок Рис. 5. Графики плотности тока утечки в зависимости от электрического поля Слева (а) показан ток утечки в зависимости от электрического поля, справа (б) – диэлектрическая проницаемость Покрытие методом центрифугирования Сушка Отжиг Центрифугиро­ вание и отжиг Сгорание ZrO 2 /SnO 2 ZrO 2 плёнка +250°C +150°C ZnO 2 плёнка (+250°C) Масса (%) Интенсивность (п.е.) Общепринятый ZrO 2 Сгорание ZrO 2 Температура (°С) Плотность тока (A/см 2 ) Диэлектрическая проницаемость (к) Электрическое поле (МВ/см) Частота (Гц) Общепринятый ZrO 2 Сгорание ZrO 2 Общепринятый ZrO 2 Сгорание ZrO 2