多結晶シリコン薄膜トランジスタの電気特性解析とデバイスシミュレーションによる表裏絶縁膜界面と結晶粒界のトラップ準位の評価

摘要

多結晶シリコン薄膜トランジスタにおいて，電気特性解析とデバイスシミュレーションにより，表裏絶縁膜界面と結晶粒界のトラップ準位を評価する．まず，電気特性解析として，表裏絶縁膜界面と結晶粒界のトラップ密度の抽出手法を説明する．実際のトランジスタ特性の診断に応用したところ，酸素プラズマ処理や水蒸気熱処理が表裏絶縁膜界面のトラップ密度を効果的に低減することや，自己発熱劣化が表裏絶縁膜界面のトラップ密度を増加させることなどが分かる．次に，デバイスシミュレーションを用いて，トランジスタ特性のトラップ密度に対する依存性を調べる．このシミュレーション結果を同じく実際のトランジスタ特性の診断に応用したところ，酸素プラズマ処理がやはり絶縁膜界面のトラップ密度を低減することや，tetraethylorthosilicateのplasma－enhanced chemical－vapor depositionが結晶粒界のトラップ密度を増加させることなどが分かる．また，これらの解析結果を系統的にまとめることで，トラップ準位のトランジスタ特性への影響及び改質方法と劣化要因について考察する．