Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
6.2.3. ТПТ на основе поликристаллического кремния, полученного МЛО
Тонкопленочные полевые транзисторы с МОП-структурой были изготовлены на основе поликристаллических пленок кремния толщиной ~ 0,3-1,0 мкм. Подзатворный диэлектрик толщиной 4800 А был нанесен методом химического осаждения при 400 °С. Области стока и истока были созданы путем имплантации и последующего отжига. Затворный электрод и контакты были созданы напылением алюминия.
Зависимости порогового напряжения на затворе У"т и полевой подвижности ррЕ от толщины поликристаллической пленки кремния показаны на рис. 6.2.2. Из этих данных следует, что с увеличением толщины пленки У~т уменьшается, а рРЕ возрастает. Этот результат является отражением того факта, что размер зерен поликристаллического кремния, нанесенного МЛО, возрастает с увеличением толщины пленки, как это отмечалось в предыдущем разделе. Вследствие этого у более тонких пленок будет большая концентрация дефектов на границах зерен, т.е. большее число оборванных связей, по сравнению с более толстыми пленками. Следовательно, ТПТ на тонких пленках поликристаллического кремния будут иметь более высокое для заполнения захватывающих состояний до наступления канальной проводимости. В связи с дефектами той же самой природы ТПТ на более тонких пленках будут иметь меньшую РрЕ .
Гидрогенизация ТПТ улучшает характеристики ТПТ, значительно снижает У~т и увеличивает Р-рЕ- Это происходит в силу того, что гидрогенизация снижает плотность оборванных связей.
60 40
*1
^ го
_|_1_1_i—I—1-
о1
• г
ю
52 1 г
5 ;
0,1
I
Я.Т.
О
0,5
1,0
0,5
1,0
О
й,мкм
Рис. 6.2.2. Зависимость Ут И и м№ »' " "Ж""<И * 1 31 |: Д° 1П "
ле (2) гидрогенизации
301
6.2.4. Матрица ТПТ и панель ТПТ-ЖК
Такие характеристики ТПТ, как У~т, црЕ и время отклика, сильно зависят не только от свойств поликристаллического кремния, но и от свойств подзатворного диэлектрика. Мисуми и др. [28] сообщили о создании ТПТ с компланарной структурой на основе поликристаллического кремния, нанесенного в ультравысоком вакууме. Они обнаружили, что двухслойный подзатворный диэлектрик, состоящий из плаз-менно- осажденного 8Ю2 и А1203, является вполне удовлетворительным с точки зрения и характеристик, и стабильности ТПТ.
Мацуи и др. [29] изготовили матрицу 10 х 10 ЖК-дисплея на жидких кристаллах с ТПТ на основе поликристаллического кремния толщиной ~ 1 мкм, полученного при низкотемпературном процессе МЛО (ниже 600 °С). Размер элемента составлял 1 х 1 мм2. Поперечное се-
2 3
—-_
\ -8 9 7 —//НІ-;-oj/ ¦ ¦ ¦ і/5 \ 6 І
\ V-— 1 п+ 10 11
1
Рис. 6.2.3. Разрез ЖК-панели дисплея с адресацией на ТПТ [ 29]: / - поляризатор; 2 - стекло; З — общий электрод; 4 - ориентирующий слой; 5 - жидкий кристалл; 6 - электрод элемента изображения; 7 - исток, Ь - сток; 9 - затвор; 10 - химически осажденная БЮ2; И - МЛО Бі
чение ТПТ-элемента с ЖК-ячейкой показано на рис. 6.2.3. Форма ТПТ элемента прямоугольная с длиной канала 10 и шириной 850 мкм. Области стока и истока сформированы имплантацией ионов фосфора „
Рис. 6.2.4. Выходные характеристики элемента ТПТ (Ут = 0 ^ + Ю В) 129] (по вертикали одно давление: 100 мкА, по горизонтали 2 В)
302
последующим отжигом при 500 °С, а подзатворный диэлектрик из Si02 толщиной 0,5 мкм получен методом химического осаждения при 400 °С.
Типичные выходные характеристики ТПТ-элемента показаны на, рис. 6.2.4. Установленная величина V~T составляла 0 В, а д^?. при напряжении на затворе 10 В была около 40 см2/(В • с). Импеданс отключения приблизительно равен 108 Ом, а отношение токов истока вкл./выкл. равно ~ 104. Было найдено, что время установления стационарного режима элемента ТПТ составляло < 10 не. Такое время реагирования является чрезвычайно малым, особенно по сравнению с этим же параметром для ТПТ на основе a-Si : Н. Это позволяет надеяться, что путем интегрирования ТПТ этого типа могут быть изготовлены цепи сканирования для видеоизображения.
Соединение матрицы ТПТ со слоем мерцающего нематического жидкого кристалла позволило создать панель дисплея передающего типа. В качестве примера на рис. 6.2.5 приведено буквенно-цифровое изображение из 7 х 9 элементов на ТПТ-ЖК панели 10 х 10. Использовалась
Рис. 6.2.5. Пример изображения, высвечиваемого на ТПТ-ЖК панели дисплея
линейно-временная схема адресации с рабочим отношением 1/10. Импульсы развертки амплитудой 10 В подавались к электродам затворов, а сигнальные импульсы с амплитудой 10 В — к электродам стока. Слой ЖК управлялся в режиме А/С. Как показано на рис. 6.2.5, было получено изображение с высокой степенью контрасности (20 : 1).
Несущая частота, требуемая для хорошего изображения, составляла более 2 кГц. Такая высокая частота необходима в связи с короткой продолжительностью накопления, что обусловлено как довольно малым импедансом отключения, так и отсутствием конденсаторов накопления. Импеданс отключения может быть увеличен более чем в 100 раз путем изменения геометрических размеров или путем легирования акцепторной примесью пленки поликристаллического кремния, полученной молекулярно-лучевым осаждением. Таким путем можно снизить несущую частоту и изготовить более крупную поликремниевую активную матрицу дисплея на жидких кристаллах с увеличенным количеством шин развертки.
