汉阳大学的一组科学家发表了一份报告，回顾并讨论了基于原子层沉积(ALD)的氧化物半导体薄膜晶体管(TFT)的前景。该团队的研究结果发表在InternationalJournalofExtremeManufacturing上，表明ALD对基于氧化物半导体沟道层的TFT有四个好处。
氧化物半导体材料作为TFT的沟道层受到关注，近年来该领域的研究显着增加。自2003年首次报道非晶In-Ga-Zn-O(a-IGZO)以来，业界对基于氧化物半导体沟道的TFT的兴趣日益浓厚。在过去的15到20年里，使用氧化物半导体的商业显示器在我们的日常生活中变得无处不在。
最近，存储器行业对氧化物半导体通道表现出越来越大的兴趣，标志着该领域新时代的开始。汉阳大学的科学家团队发布了一份报告，其中包括对基于ALD的氧化物半导体TFT的回顾和展望。他们介绍了氧化物半导体TFT在显示器和存储器行业中的历史，最近几项与解释ALD氧化物半导体TFT为何在工业上变得重要的四个好处相关的研究，以及仍然需要克服的挑战性问题。
本综述中每项优势的代表性报告指出了ALD沉积氧化物半导体与传统沉积氧化物半导体之间的主要区别。作者认为原子层沉积对于氧化物半导体的开发和应用的价值如下：
垂直分布中的原位成分控制：ALD通过(a)多组分氧化物半导体的成分控制和(b)通过循环设计对阳离子成分进行梯度分布，从而实现各种氧化物半导体的开发。构成多元氧化物半导体的金属阳离子可以各自发挥不同的作用(如载流子抑制器、载流子产生器和结构稳定剂)，它们的电学性质受其分布控制。
垂直结构工程：ALD非常适合设计具有增强界面特性的垂直通道结构，因为它可以实现纳米级控制和异种材料沉积的原位处理。基于ALD序列，可以使用半导体和绝缘体的纳米叠层形成超晶格，并且可以通过在不同成分的氧化物半导体之间形成异质结来实现双通道调制。
化学反应和薄膜特性：由于ALD方法是基于自限性化学反应，前驱体和反应物不可避免地影响薄膜的特性。因此，在ALD中，选择合适的前体和反应物非常重要，即使是相同的材料也可以实现不同的性能。
绝缘体和界面工程：半导体和绝缘体之间的界面与基于氧化物半导体的TFT的电气特性和可靠性密切相关。ALD是提高绝缘体与半导体界面的膜质、控制氢、碳等杂质在绝缘体中扩散的最佳工艺。此外，基于ALD的功能绝缘体应用和界面定制工艺的研究也在积极进行中。
具有挑战性的问题仍然阻碍着氧化物半导体的扩展及其在显示器和存储器行业中的应用。设备的缩小需要更薄的活性材料，厚度降至亚纳米级。基于ALD的氧化铟可用于将器件厚度降至1nm，需要进一步研究将该方法开发为用于按比例缩小的超薄有源层。
三维(3D)结构器件的制造，如环栅(GAA)-TFT、环沟道(CAA)-TFT和垂直(V)-TFT具有挑战性，但将拓宽ALD的工业应用氧化物半导体。当用作3D结构中的有源层时，它们可以通过在垂直方向堆叠TFT来提高集成度和单片3D集成度。
此外，实现不可比较的成对p型氧化物半导体是CMOS反相器中氧化物半导体可扩展性的另一项任务。ALD氧化物半导体的商业化仍在进行中。我们相信，ALD对氧化物半导体的建议优势将激励人们努力解决3D结构、超薄器件、CMOS反相器和未来应用中剩余的挑战。
从氧化物半导体TFT的历史到仍然具有挑战性的问题，研究人员试图向该领域的其他研究人员提供关于我们如何通过ALD工艺实现所需性能以及我们需要克服什么才能在未来发达行业中扩展这一点的见解。
研究团队负责人Jin-SeongPark教授评论说：“氧化物半导体的实际应用研究不仅在显示器领域而且在存储器/逻辑半导体领域都变得很重要。我们总结并组织了报告的研究在过去的15年里，我们小组(汉阳大学)以及其他领导小组关于基于ALD的氧化物半导体TFT应用的研究。我们相信我们提出的4个主要关键词的建议以及我们需要做些什么来克服未来在行业可能成为该领域全球研究人员的宝贵视角。”