Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 6.1.7. Схематическое изображение структуры поперечного сечения инвертора в интегральном исполнении на транзнсюрах, работающих и режимах обогащение обеднение:
I нагрузочный /^-канальный полевой транзистор; II ключевой н-канальпый полевой транзистор
зуются термически выращенные пленки Si02 на пластинах кристаллического кремния.
При плазменном химическом осаждении -пленки диэлектрика и a-Si могут последовательно осаждаться без нарушения вакуума. Считается, что при таком метоДе осаждения снижается плотность поверхностных состояний на 1ранице раздела a-Si. Осаждение пленок S-0 методом плазменного химического осаждения проводится разложением смеси газов SiH4 и N20 или SiH„. 02 и Аг. При осаждении этим же методом пленок S--0-N проводится разложение газовой смеси SiH4 и N2 (и С02), а пленок S N - разложение SiH4 и NH3 [1, 13] или SiH4 и N2 |15| -
Контактные металлы. В качестве материала для затворного электрода использовались Al. NiCr. Ст или Мо. Затвор из молибдена обладает высокотемпературной стабильностью. Таким образом, имеется возможность улучшить свойства подзатворного диэлектрика термообработкой вплоть до 800 °С.
В качестве материала электродов стока и истока в a-Si-ТПТ наиболее часто употребляется алюминий. Это объясняется отработанной технологией его нанесения, даже несмотря на то, что иногда в контактной структуре алюминий - нелегированный a-Si наблюдаются нелинейные ВАХ [14]. С целью достижения-хорошего омического контакта между алюминиевым электродом и нелегированным a-Si часто используется слой a-Si, легированный фосфором- (л*-типа). Однако такие приборы не работают в р-каналъном режиме [ 18].
Статические характеристики
Было описано много a-Si-ТПТ с различными структурами и геометрией. Типичные зависимости переноса в a-Si-ТПТ представлены на рис. 6.1.8. Для устранения влияния геометрии и структуры строился график изменения логарифма поверхностной проводимости от поверхностного поля Fs [15]. Значение Fs рассчитывалось из e? V~Glesid., где ef -относительная диэлектрическая постоянная диэлектрика; е . — относительная диэлектрическая постоянная a-Si; d. — толщина подзатворного диэлектрика. Взяты следующие значения этих диэлектрических постоянных: 3,9 для Si О [8], 6,4 для Si N [8], 6,6 для Si О- N и 11,8 для Si.
С точки зрения приборного применения нормализованные зависимости, представленные на рис. 6.1.8, должны обладать следующими тремя характеристиками: 1) большим отношением токов вкл./выкл.; 2) большой подвижностью эффекта поля; 3) быстрым переходом от условий выключенного состояния к условиям включенного состояния
Рис. 6.1.8. Нормализованные переходные -/0 1 2
характеристики тонкотшеночных транзис- f
юроп на основа a-Si (см. данные табл. 6.1.1) Fs<x10 B/i
289
19 - 537
288
н с н
S
х
X 5 н о S
о.
о.
S
о.
5
•goa 1ц »
_ я а — — . m —¦ Я s t ч>
о о о •/-> о
н ч М М ОТ
? ? ? i I i
.1 o
o
o o
00 ~H
i ?
4© —H -H
—н io o o o o o o o o
o o • ООО
—H —H —H -H
o o _
o o o o o o
0\ O o o o
1Л IN N M
o o o o o o"
u"> t t t —i
m io rn O^ o o o o" -н" o
z o
i/2
o
X
с
z z
s -
c
a.
?/5 ?75 ?/5 Q o O
O O O ^ "5 <л
X X X O « m
С С С X i- H
1Л IT) "О -н г1
о о" о о" О О
~? 'j, 'Л «i
Л 'Л LTJ fl. (Л ?75
А « я С С «
о, eu eu Oj ?} eu
rsj fV) ^j- >o ^
290
дого из a-Si-ТПТ, приведенных на рис. 6.1.8, представлены в табл. 6.1.1. Третий критерий оценивается на основании изменения величины Fgi необходимой для изменения канальной проводимости от 10"13 до 10"8 Ом/ГД и величины F(f?, определяемой значением F , при котором канальная проводимость достигает Ю-9 Om/Q
Все a-Si-ТПТ имеют большое отношение токов вкл./выкл., составляющее более пяти или шести порядков; тем самым удовлетворяется первое требование. Если аморфный кремний содержит некоторые примеси, например фосфор или бор, то отношение токов вкл./выкл. существенно снижается за счет увеличения тока в выключенном состоянии [18]. Что касается второго и третьего требований, то ТПТ с диэлектриком, полученным плазменным химическим осаждением, имеют лучшие характеристики, чем другие транзисторы (даже те, которые содержат термически выращенную Si02).
Представляется, что последовательное нанесение пленки a-Si и плаз-менно осажденного из газовой фазы подзатворного диэлектрика является наиболее эффективным методом получения a-Si-ТПТ высокого качества. Считается, что это связано с малой плотностью поверхностных состояний на границе раздела a-Si/диэлектрик, что дает возможность использовать более низкие напряжения при работе прибора. Этот эффект более существенен для приборов с S-N-диэлектриком. Например, описанный в работе [15] a-Si—ТПТ с S—N-диэлектриком, полученным плазменным ХГФО, работает при напряжении смещения на затворе < 3 В, а предложенный Ишибаши и др. транзистор с диэлектриком S-0-N, полученным плазменным осаждением из газовой фазы, работает при напряжении < 5. В. Что касается второго критерия, то максимальные значения д, равные 0,56 и 1,9 см2/(В • с), наблюдались в приборах с a-Si, полученных в дуговом разряде соответственно с термически выращенным Si02 или плазменно осажденным из газовой фазы диэлектриком.
