xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
xxiii Ïανελληνιο ÏÏ Î½ÎµÎ´Ïιο ÏÏ ÏÎ¹ÎºÎ·Ï ÏÏεÏÎµÎ±Ï ÎºÎ±ÏαÏÏαÏÎ·Ï & εÏιÏÏÎ·Î¼Î·Ï ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Μελέτη των ηλεκτρικών ιδιοτήτων διατάξεων TFT δομημένων σε SLS υμένια<br />
πολυκρυσταλλικού πυριτίου<br />
Λ. Μιχαλάς 1* , Γ.Ι. Παπαϊωάννου 1 , Δ.Ν. Κουβάτσος 2 , Α.Τ. Βουτσάς 3<br />
1 Τοµέας Στερεάς Κατάστασης, Τµήµα Φυσικής, Πανεπιστήµιο Αθηνών, Πανεπιστηµιούπολη Ζωγράφου 15784<br />
2 Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής, ΕΚΕΦΕ «Δηµόκριτος», Αγία Παρασκευή Αττικής 15310<br />
3 LCD Process Technology Laboratory, Sharp Labs of America, 5700 NW Pacific Rim Blvd, Camas WA 98607, USA.<br />
*e-mail: lmichal@phys.uoa.gr<br />
Τα τρανζιστορ λεπτών υμενίων πολυκρυσταλλικού πυριτίου (poly-Si TFT) είναι διατάξεις με επιστημονικό και τεχνολογικό<br />
ενδιαφέρον, λόγω της χρήσης τους, ως στοιχεία των pixels στις οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD-TFT), αλλά και των<br />
πιθανών μελλοντικών εφαρμογών τους σε ολοκληρωμένα κυκλώματα . Επομένως απαιτείται η ανάπτυξη διατάξεων υψηλών<br />
επιδόσεων και αξιοπιστίας. Ο πιο σημαντικός παράγοντας που καθορίζει τις ηλεκτρικές ιδιότητες ενός TFT είναι η ποιότητα<br />
του πολυκρυσταλλικού υμενίου. Για το λόγο αυτό διάφορες τεχνικές έχουν αναπτυχθεί προκειμένου να κατασκευαστούν<br />
πολυκρυσταλλικά υμένια πυριτίου, με κόκκους (grains) διαφόρων μεγεθών και σχημάτων. Στόχο της παρούσας εργασίας<br />
αποτελεί η καταγραφή και ανάλυση των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών, διατάξεων δομημένων σε υμένια<br />
κρυσταλλοποίημένα με δυο παραλλαγές της τεχνικής SLS-ELA [1], καθώς και ο συσχετισμός των ηλεκτρικών ιδιοτήτων της<br />
διάταξης με τις δομικές ιδιότητες του υμενίου.<br />
Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε<br />
καταγραφή των χαρακτηριστικών καμπυλών I DS -<br />
V GS , στη γραμμική περιοχή λειτουργίας<br />
(V D =50mV) και για θερμοκρασίες από 120 K έως<br />
440 K. Η θερμοκρασιακή εξάρτηση βασικών<br />
παραμέτρων όπως η υποκατώφλια κλίση και η<br />
τάση κατωφλίου, καθορίζεται από τη θερμική<br />
γένεση φορέων, διαμέσου καταστάσεων του<br />
χάσματος [2]. Επομένως με τη παραπάνω<br />
ανάλυση είναι δυνατό να εξαχθούν πληροφορίες<br />
για τη φυσική των εν λόγω καταστάσεων.<br />
Επιπλέον η θερμοκρασιακή εξάρτηση της<br />
ευκινησίας αναδεικνύει τους μηχανισμούς<br />
σκέδασης των φορέων.<br />
Οι διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν είναι TFT<br />
κατασκευασμένα σε υμένια πολυκρυσταλλικού<br />
Σχήμα 1: Χαρακτηριστικές καμπύλες I DS -V GS συναρτήσει της<br />
θερμοκρασίας<br />
πυριτίου πάχους 50 nm. Το αρχικά άμορφο υμένιο<br />
εναποτέθηκε από αέρια φάση και μετράπηκε σε<br />
πολυκρυσταλλικό με ανοπτήσεις Excimer laser<br />
χρησιμοποιώντας δυο παραλλαγές της τεχνικής<br />
SLS (Sequential Lateral Solidification) [3,4]. Κατά την πρώτη τεχνική περιοχές του υμενίου ακτινοβολήθηκαν κατ’<br />
επανάληψη «overlapped films», από δέσμη κατάλληλου σχήματος [3], με αποτέλεσμα τον σχηματισμό υμενίων στα οποία<br />
δεν εμφανίζονται κοκκώδη όρια (hard grain boundaries). Κατά τη δεύτερη τεχνική, κάθε περιοχή του υμενίου<br />
ακτινοβολήθηκε μία μόνο φορά «1-shot films», με αποτέλεσμα το σχηματισμό μακρόστενων κόκκων, χωριζόμενων από<br />
σχεδόν παράλληλα κοκκώδη όρια. Η διεύθυνση παράλληλα στη διεύθυνση των κοκκωδών ορίων είναι προτιμητέα και<br />
χαρακτηρίζεται ως Χ. Στη παρούσα εργασία μελετήθηκαν διατάξεις με προσανατολισμό καναλιού τόσο στη διεύθυνση Χ<br />
όσο και στη διεύθυνση Υ και στα δυο είδη υμενίων. Ως διηλεκτρικό πύλης χρησιμοποιήθηκε υμένιο SiO 2 πάχους 30 nm.<br />
Στο σχήμα 1 απεικονίζονται οι χαρακτηριστικές καμπύλες συναρτήσει της θερμοκρασίας. Είναι φανερή η επίδραση στο<br />
ρεύμα διαρροής, την υποκατώφλια κλίση, αλλά και τη τάση κατωφλίου. Πιο συγκεκριμένα στην υποκατώφλια κλίση, που<br />
αποτελεί χαρακτηριστικό μέγεθος σχετιζόμενο με τη συγκέντρωση των καταστάσεων του χάσματος, αναμένεται γραμμική<br />
αύξηση με τη θερμοκρασία [5]. Εν τούτης στα πολυκρυσταλλίκά TFTs εμφανίζεται να κυριαρχεί ένας εκθετικός όρος σε<br />
υψηλές θερμοκρασίες, οδηγώντας σε θερμοκρασιακή εξάρτηση της μορφής: (σχήμα 2)<br />
S = A<br />
+ AT + A<br />
⎛<br />
exp<br />
⎜−<br />
⎝<br />
E − E<br />
kT<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
i<br />
0 1 2<br />
(1)<br />
Στη παραπάνω σχέση ο παράγοντας Α 0 είναι ένας παράγοντας της διαδικασίας προσαρμογής, χωρίς φυσική σημασία, ενώ<br />
ο παράγοντας Α 1 είναι ανάλογος της συγκέντρωσης ατελειών N T , στη διεπιφάνεια ημιαγωγού/οξειδίου πύλης και την<br />
απογυμνωμένη περιοχή της διάταξης.<br />
72
Change language