p型金属诱导横向结晶多晶硅TFT直流应力下的退化研究

摘要

本文主要研究了p型金属诱导横向结晶(Metal Induced lateral Crystallization，MILC)多晶硅薄膜晶体管(Tbin Film Transistor,TFT)在各种直流应力下的退化行为和机制。首先源、漏端接地，栅加固定的应力电压(-Vg)下，观察到了典型的负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability, NBTI)效应；在源端、栅端接地，漏端加固定应力电压(-Vd)的情况下，观察到了电子注入效应：在高应力-Vd和低应力-Vg下，观察到了NBTI和电子注入的混合效应，而在高应力-Vd和适当的-Vg下观察到了NBTI和HC效应的混合效应，在上述高应力-Vd的条件下均没有观察到典型的热载流子(Hot Carrier,HC)效应。经实验验证，在这些退化中，NBTI是主导的退化机制。晶粒间界(Grain Boundary,GB)缺陷态的产生和NBTI退化具有相同的时间幂指数n，表明了在多晶硅TFT的退化中晶界缺陷态的产生起着关键作用。 同一研究小组已研究了氢化对n型MILC多晶硅TFT在直流HC应力下转移特性的影响，在此基础上，继续研究了氢化对TFT直流HC应力下输出特性的影响和氢化对TFT在自加热应力下器件转移和输出特性的影响。在HC应力后，氢化器件的转移特性的可靠性得到改善，但输出特性变差。在自加热应力后，氢化器件由于其应力后产生了更多的沟道缺陷态，而导致其转移和输出特性都变差。此外，研究了HC应力下输出特性的异常负阻效应，目前机制尚未澄清。

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第一章绪论

1.1金属诱导横向结晶(MILC)多晶硅薄膜晶体管(TFT)技术简介

1.1.1 MILC多晶硅工艺技术

1.1.2 MILC TFT典型工艺流程

1.1.3 MILC多晶硅TFT的可靠性研究现状

1.2 PMOSFET的退化机制介绍

1.2.1负偏置温度不稳定性(NBTI)引起的可靠性问题简介

1.2.2 NBTI的研究回顾

1.3 TFI中NBTI效应研究论文统计及本文的主要工作和论文结构安排

参考文献

第二章p型MILC多晶硅TFT直流应力下的退化研究

2.1器件表征及电应力条件

2.2-V8下的纯NBTI退化

2.3高-Vd下的电子注入效应

2.4 NBTI和电子注入机制的混合效应

2.5 NBTI和热载流子(HC)机制的混合效应

2.6 p型MILC TFT中NBTI退化的主导地位

2.7 NBTI中晶粒间界缺陷态的分析

2.8本文模型与前人TFT研究工作的对比分析

2.9 NBTI应力后IOFF的异常退化现象

2.10本章小结

参考文献

第三章氢化对n型MILC多晶硅TFT退化的影响

3.1氢化对TFT直流HC应力下输出特性的影响

3.2氢化对TFT直流自加热应力下器件特性的影响

3.3输出特性的异常负阻效应

3.4本章小结

参考文献

第四章结论及下一步的工作

攻读硕士期间发表的论文

致 谢