Optimizing Length Scalability of InGaZnO Thin‐Film Transistors through Lateral Carrier Profile Engineering and Negative ΔL Extension Structure

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作者
Su Hyun Kim,Mingoo Kim,Ji Hwan Lee,Kihwan Kim,Joon Seok Park,Jun Hyung Lim,Saeroonter Oh
出处
期刊:Advanced electronic materials [Wiley]
卷期号:10 (10)
标识
DOI:10.1002/aelm.202400012
摘要

Abstract The lateral carrier profile of amorphous indium gallium zinc oxide (IGZO) thin‐film transistors (TFTs) plays a significant role in determining the effective channel length ( L eff ) and length scalability even when the physical gate length ( L g ) is the same. Especially, devices with high carrier concentration that have a high mobility of 14.54 cm 2 V·s −1 suffer from severe short channel effects at L g = 1 µm due to the reduced L eff . The current work proposes a systematic methodology for optimizing length scalability for a given L g that involves engineering of the lateral carrier profile. Unique lateral carrier profiles are extracted using contour maps of Δ L and R SD as a function of carrier profile parameters, and they are validated by comparing the measured L eff , drain‐to‐source resistance, and current‐voltage characteristics with the results of simulations using the extracted carrier profiles. Further, to overcome the trade‐off between enhanced mobility and degraded V T roll‐off that occurs with increasing carrier concentration, an IGZO TFT with gate‐insulator shoulders is fabricated to structurally form negative Δ L and physically increase L eff , while also obtaining a high carrier concentration, ultimately achieving both optimal electrical performance, with mobility of 17.50 cm 2 V·s −1 , and complete control of the electrostatic integrity of the gate.
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