Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Описанный метод может быть использован для высокоскоростного сканирования, но качество дисплея подвержено влиянию неоднородности ТПТ на подложке. Таким образом, нецифровые дисплеи с панелью большой площади, такой как экран телевизора, получить затруднительно.
6.2. ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ДИСПЛЕЯХ НА ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ
Я.ШИРАКИ. Е.МАРУЯМА (Yasuhiro Shiraki, Eiichi Maruyama. Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.)
Рассмотрены тгоследние достижения в области получения тонкопленочных транзисторов (ТПТ) на основе поликристаллического кремния на стеклянных подложках. Обсуждаются свойства пленок поликристаллического кремния, полученных осаждением в высоком или сверхвысоком вакууме. Подвижность Электронов под влиянием поля в этих ТПТ достигает 40 см2 / (В • с). Матрица дисплея на жидких кристаллах 10 X 10 с элементами переключения на ТПТ дает высокое отношение контрастности, равное 20 : 1. Рассматривается также изготовление 21-кас-кадного генератора на ТПТ со временем задержки распространения сигнала < 200 не.
6.2.1. Зачем нужны транзисторы из поликристаллического кремния?
Спрос на плоские панельные дисплеи быстро возрастает в таких областях применения, как автоматические станции в учреждениях, персональные компьютеры и портативные телевизоры. В подавляющем большинстве случаев элементы дисплея, такие как жидкие кристаллы, электролюминисцентные и электрохроматические материалы, обычно управляются посредством адресации по х—у с помощью полосчатых электродов, соединенных с периферийными цепями. Во избежание емкостно-связанных перекрестных воздействий между электродами каждый элемент должен обладать некоторым нелинейным последовательным сопротивлением. В связи с этим считается, что ТПТ, изготовленные непосредственно на панели, являются наиболее подходящими для переключения элементов матрицы дисплея. Кроме того, с целью снижения количества соединений между сотнями полосчатых электродов и управляющих цепей, желательно, чтобы периферийные цепи развертки размешались на этой же панели.
До создания ТПТ на стеклянных подложках было проведено множество экспериментов. В качестве полупроводниковых материалов использовались CdS, CdSe и Те. Однако было трудно получить приемлемый уровень воспроизводимости, а также стабильности характеристик транзисторов в случае дисплеев большой площади. В последнее время в качестве нового материала был предложен аморфный гидрогенизированный кремний (a-Si : Н) [ 24, 25]. Несмотря на ряд преимуществ a-Si : Н перед другими упомянутыми выше полупроводниковыми материалами,
297
296
представляется, что ТПТ на основе аморфного кремния имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что при использовании в качестве задающего устройства в дисплее они имеют узкую полосу пропускания, обусловленную низкой подвижностью носителей. В то же время стало возможным осаждать микрокристаллические кремниевые пленки при температурах ниже 600 °С. Это означает, что полупроводниковая пленка с более высокой подвижностью носителей может быть получена при температурах ниже точки размягчения стеклянной подложки.
В настоящей статье описываются физические свойства поликристаллических пленок кремния, нанесенных на стеклянные подложки испарением в сверхвысоком вакууме, а также их применение в элементах переключения на жидких кристаллах. В статье рассматриваются также кольцевые генераторы на ТПТ, изготовленные путем нанесения пленок поликристаллического кремния в высоком вакууме.
6.2.2. Свойства пленок поликристаллического кремния, полученных осаждением, из молекулярного пучка
Мацуи и др. [26] наносили пленки поликристаллического кремния в установке молекулярно-лучевой эпитаксии с базовым давлением 665 • 10"'1 Па. Такой метод нанесения пленки в улыравысоком вакууме называется молекулярно-лучевым осаждением (МЛО). Кремний испарялся с помощью электронной пушки, а Са и БЬ шь; р- и «-легирования испарялись нагревом элементов из пиролитического нитрида бора. Подложками служили пластины плавленого кварца или стекла Кор-нинг 7059.
Для исследования влияния гидрогенизации на электрические свойства поликристаллических пленок, полученных МЛО, и на характеристики ТПТ они насыщались водородом путем выдерживания в водородной плазме.
Структура этих пленок изучалась методами дифракции электронов высоких энергий (100 кВ), рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ).
Влияние температуры подложки
Для всех пленок наблюдаются [28] кольцевые электронограммы с переменной интенсивностью вдоль кольца. Это указывает на то, что пленки кремния становятся кристаллическими при таких низких температурах осаждения как 400 С, и что все они текстурованы с некоторым отклонением осей текстуры от нормали к поверхности подложки.
Данные рентгеновской дифракции показали, что с повышением Т'подл интенсивность дифракционного пика увеличивается, а его полуширина уменьшается. Это означает, что размер зерна поликристаллического кремния, нанесенного МЛО, возрастает с повышением Тпо^л.
