薄膜晶體管微電子學(xué)（TFT）

目 錄
第1章 薄膜晶體管的基本原理 1
1．1 半導(dǎo)體的基本原理 1
1．1．1 導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體 1
1．1．2 本征半導(dǎo)體材料中的電子和空穴 5
1．1．3 半導(dǎo)體的能帶圖 6
1．1．4 半導(dǎo)體中載流子的分布 11
1．2 半導(dǎo)體材料 14
1．2．1 半導(dǎo)體單晶材料 15
1．2．2 半導(dǎo)體多晶材料 18
1．2．3 非晶態(tài)半導(dǎo)體材料 20
1．3 半導(dǎo)體結(jié) 24
1．3．1 半導(dǎo)體的接觸電勢 24
1．3．2 半導(dǎo)體二極管 27
1．4 金屬-絕緣體-半導(dǎo)體（MIS）結(jié)構(gòu)與薄膜晶體管（TFT） 34
1．4．1 MIS結(jié)構(gòu)與三端MIS器件概述 34
1．4．2 薄膜晶體管的結(jié)構(gòu) 36
1．4．3 薄膜晶體管的工作模式 42
1．4．4 三端MIS器件的浮體效應(yīng) 52
1．4．5 薄膜晶體管的器件特征（Target） 54
1．4．6 薄膜晶體管的SPICE模型 65
1．4．7 雙柵薄膜晶體管 75
1．4．8 薄膜晶體管的二極管連接 77
參考文獻 79
第2章 薄膜晶體管的可靠性 80
2．1 薄膜晶體管的可靠性概述 80
2．2 非晶硅薄膜晶體管（a-Si TFT）的可靠性 82
2．2．1 弱鍵的影響 83
2．2．2 GI層中的電荷俘獲 84
2．2．3 界面態(tài)的影響 84
2．2．4 轉(zhuǎn)移特性曲線的滯回效應(yīng) 85
2．2．5 器件層面的補償 87
2．3 低溫多晶硅薄膜晶體管（LTPS TFT）的可靠性 89
2．4 IGZO TFT的可靠性 92
2．4．1 柵極電壓偏置對IGZO TFT可靠性的影響 92
2．4．2 光照對IGZO TFT可靠性的影響 94
參考文獻 98
第3章　薄膜晶體管電路的基本邏輯單元 99
3．1　傳輸門 99
3．1．1　nMOS傳輸門 99
3．1．2　pMOS傳輸門 102
3．1．3　CMOS傳輸門 103
3．2　反相器 104
3．2．1　電阻負載nMOS反相器 105
3．2．2　E/E飽和負載nMOS反相器 111
3．2．3　E/E非飽和負載nMOS反相器 116
3．2．4　自舉反相器 117
3．2．5　CMOS反相器 119
3．3　反相器的放大功能 127
3．3．1　概述 127
3．3．2　電阻負載反相器的放大功能（電阻負載共源放大器） 127
3．3．3　E/E飽和負載反相器的放大功能（二極管負載共源放大器） 129
3．3．4　CMOS反相器的放大功能（推挽放大器） 129
3．4　TFT的串聯(lián)特性和并聯(lián)特性 130
3．4．1　TFT的串聯(lián)特性 130
3．4．2　TFT的并聯(lián)特性 132
3．5　TFT靜態(tài)邏輯門 133
3．5．1　與非門 134
3．5．2　TFT與門 139
3．5．3　TFT或非門 143
3．5．4　TFT或門 149
參考文獻 153
第4章 薄膜晶體管電路單元 154
4．1 RS觸發(fā)器 154
4．1．1 與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 154
4．1．2 或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 160
4．2 鐘控RS觸發(fā)器 164
4．2．1 與非門構(gòu)成的鐘控RS觸發(fā)器 164
4．2．2 或門和與非門及或非門和與非門構(gòu)成的鐘控RS觸發(fā)器 169
4．2．3 CMOS與非門構(gòu)成的鐘控RS觸發(fā)器 169
4．2．4 傳輸門和反相器構(gòu)成的鐘控RS觸發(fā)器 170
4．3 邊沿觸發(fā)的RS觸發(fā)器 173
4．3．1 邊沿脈沖的產(chǎn)生 173
4．3．2 邊沿觸發(fā)的RS觸發(fā)器觸發(fā)原理 178
4．4 RS主從觸發(fā)器 179
4．5 D觸發(fā)器 180
4．5．1 基本D觸發(fā)器 181
4．5．2 鐘控D觸發(fā)器 183
4．6 JK觸發(fā)器 185
4．7 寄存器和移位寄存器 186
4．7．1 靜態(tài)TFT電路 186
4．7．2 動態(tài)TFT電路 189
4．7．3 動態(tài)移位寄存器 207
參考文獻 212
第5章 薄膜晶體管電路的版圖設(shè)計 213
5．1 版圖設(shè)計的基本概念 213
5．1．1 設(shè)計流程 213
5．1．2 器件尺寸 214
5．1．3 層次結(jié)構(gòu) 215
5．2 版圖設(shè)計與光刻工藝 216
5．2．1 圖形的轉(zhuǎn)移 216
5．2．2 TFT的形成 219
5．2．3 TFT制造工藝的對位標(biāo) 222
5．3 版圖設(shè)計規(guī)則 224
5．4 分立元器件的版圖設(shè)計 226
5．4．1 TFT的版圖 226
5．4．2 電阻的設(shè)計 227
5．4．3 電容的設(shè)計 227
5．4．4 電感的設(shè)計 228
參考文獻 229
第6章 薄膜晶體管電路的應(yīng)用 231
6．1 顯示和液晶天線面板的柵極驅(qū)動電路 231
6．2 二維液晶天線的單元充、放電電路 234
6．3 AMOLED顯示面板的像素電路 238
6．3．1 AMOLED像素電路的基本原理 238
6．3．2 AMOLED像素電路的補償 239
參考文獻 250