TFT：薄膜電晶體

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介紹

薄膜電晶體（TFT）是一種場效應電晶體，通常用於液晶顯示器（LCD）。TFTs以矩陣形式排列，因此被稱為“有源矩陣”TFT。這種型別的顯示器中，每個畫素都配備了一個TFT。它們充當開關，使畫素能夠快速改變狀態，從而使其相對快速地開啟和關閉。

它們的用途廣泛，從數字放射成像探測器到日常使用的顯示器。這些電晶體是平板顯示器的驅動力，例如臺式電腦螢幕、筆記型電腦、高畫質電視甚至智慧手機。

設計與製造

設計

TFTs是透過在基板上疊加半導體和介電活性層製成的。它們通常還包括金屬觸點，例如源材料、漏極金屬和柵極層。

• 基板通常由玻璃和塑膠製成。

• 半導體由矽、硒化鎘或其他金屬氧化物組成。

• 介電活性層由無機材料組成，例如氧化矽和氮化矽。

• 柵極電極由多晶矽、TiN、WN或TaN製造。

  有四種不同的方法來疊加元件，這些方法會改變薄膜電晶體的效能。

• 頂柵極，底接觸

• 頂柵極，頂接觸

• 底柵極，底接觸

• 頂柵極，底接觸

上圖中的顏色表示如下：

製造

薄膜是在真空室中的沉積過程之後建立的，主要用於TFT的製造。

製造TFT的方法有很多，但最常用的方法是化學氣相沉積和物理氣相沉積。

歷史上，由於矽在地球上含量豐富且在工業中廣泛使用，因此在TFT中採用非晶態或多晶矽薄膜作為半導體。然而，科學家發現非晶矽的低遷移率使其不適合TFT，因此需要使用替代半導體。

為了製造TFT，必須使用非常特殊的方法將半導體沉積到基板上。例如，TFT非常容易受到工藝溫度的影響。由於許多常見的基板在高溫下會熔化，因此製造必須在低溫環境下進行。

製造商可以使用幾種特殊的方法來沉積半導體。最常用的方法是印刷、化學氣相沉積、原子層沉積和噴塗。基於溶液的技術可以提供更復雜的材料，可用於柔性電子產品。由於薄膜電晶體的製造工藝非常特殊，因此實驗室中用於開發這些電晶體的材料和裝置也必須是特殊的。

Korvus HEX系列薄膜沉積裝置提供了製造薄膜所需的通用性、精度和功率。HEX系統支援多種薄膜沉積方法和工藝，使其在實驗室或研究環境中具有靈活性。系統中的附加模組允許定製功能。

使用正確的系統可以確保TFT具有其預期應用所需的電氣效能、閾值電壓、執行穩定性、通道寬度和傳輸曲線。

應用

• 數字顯示器是薄膜電晶體的主要應用。例如，用於AMOLED（有源矩陣有機發光二極體）螢幕的TFT層是使用低成本、低溫方法生產的。

• TFT現在經常出現在各種數字探測器中。它用於醫學放射攝影中使用的數字放射成像探測器的影像接收器中。TFT也用於感測器，包括溫度、氣體和生物感測器。

• 平視顯示器（HUD）對於駕駛和飛行至關重要，可以使用透明TFT。使用平視顯示器的使用者可以在不改變視線的情況下檢視資訊。

TFT顯示器的結構

TFT LCD的結構由三個主要層組成。玻璃基板構成兩個夾層；其中一層帶有TFT，另一層帶有RGB（紅、綠、藍）彩色濾光片。液晶層位於玻璃層之間。

歷史

薄膜電晶體早於傳統的金氧半導體場效應電晶體（MOSFET）。

1957年，美國無線電公司（RCA）的約翰·沃爾馬克使用氧化鍺作為柵極電介質製造出薄膜MOSFET。1962年，保羅·K·魏默成功研製出第一塊薄膜電晶體。第一塊薄膜電晶體（TFT）是用一層薄的硒化鎘和硫化鎘半導體制成的。

結論

薄膜電晶體是數字顯示器的關鍵部件。在本文中，我們學習了基於TFT顯示器的設計、製造和基本結構。由於TFT能夠很好地處理和管理畫素，因此其在顯示器中的應用範圍很廣。

常見問題解答

Q1：什麼是MOSFET？

答：MOSFET是金氧半導體場效應電晶體。它通常用於控制導電性，即漏極和源極之間的電流有多少。

Q2：什麼是化學氣相沉積？

答：化學氣相沉積（CVD）是一種技術，其中將基板暴露於一種或多種揮發性前驅體，然後這些前驅體在基板表面反應或分解，形成所需的薄膜沉積物。

Q3：什麼是電晶體？

答：電晶體是一種微小的半導體器件，除了產生、放大和充當電訊號的開關或門之外，還可以調節或控制電流或電壓的流動。