Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
(1978) 853.
62.Dalai Y.E, FaganE.A.: Proc. 14ili 11 El PVSPC (1980) 1066. 63.Marfaing Y.: Proc. 2nd European PVSEC (1979) 287. 64.Hanak J.J. - J. Non-Gysi. Solids, 35/36 (1980) 755. bS.HanakJ.J. etal Proc. 14th PVSPC (1980) 1208.
db.Theraekara M.P.: Solor Energy Engineering (Academic Press. New York) (1977) 37- 60.. 67.CrandallR.S. - J. dc Physique, 42 (1981), Suppl. 10, C4 421.
68. Wu Shong Yan etal. J. de Physique, 42 (1981). Suppl. 1 0 C4 515.
69. Carlson D.E. Solar Energy Mater.. 3 (1980) 503. 70.Crandall R.S. RCA Rev., 42 (1981) 441.
l\.Nonomura S. et al: Digest of Technical Papers. 3rd PVSEC in Japan (1982) 101 102. 72.Hamakawa Y., Okamoto H., Nitta Y. J Non Cryst. Solids. 35/36 (1980) 749. 73.Tawada Y. et al J. dc Physique, Smorphous and Liquid Semiconductors, I, С 4 (1981). 471.
74.Kuwano Y. etal. Jpn. J. Appl. Phys., 20 (1981) Suppl. 20 2. 213.
281
IS.OkaniwaH. et al. - Trans. IECE Japan, E66 (1983) 34. 16.Kuwano Y. etal. - Jpn. J. Appl. Phys., 20 (1981) Suppl., 20-2, 163. n.MatsudaA. etal. - Jpn. J. Appl. Phys., 19 (1980) L305. IS.OkaniwaH. etal. - Jpn. J. Appl. Phys:, 21 (1982) Suppl. 21-2, 239.
6. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ АМОРФНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
6.1. ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ НА ОСНОВЕ АМОРФНОГО КРЕМНИЯ
К.СУЗУКИ. М.ИКЕДА. МКИКУЧИ (Kouji Suzuki, Mitsushi Ikeda, Minozu Kikuchi. Research and Development Center, Toshiba Corporation)
Рассмотрены экспериментальные и теоретические достижения в области исследования тонкопленочных транзисторов на основе аморфного кремния (a-Si-ТПТ). Наблюдаемые характеристики приборов объясняются на основе теории, учитывающей распределение состояний в запрещенной зоне для массивного a-Si. Определены также основные факторы, определяющие совершенство приборов. Представлены детали процессов производства приборов и последние достижения технологии, которые улучшают свойства отдельных приборов. На основе широких исследований статических и динамических характеристик, а также надежности a-Si-ТПТ высказывается предположение о перспективности применения тонкопленочных приборов большой площади. Описаны некоторые характеристики панелей дисплеев на жидких кристаллах с a-Si-ТПТ.
6.1.1. Особенности транзисторов на основе аморфного кремния
Как известно 11, 2), подвижность электронов в массивном аморфном кремнии a-Si на два - три порядка меньше, чем в кристаллическом к-Si. Эта особенность a-Si, которая нежелательна при его использовании в быстродействующих электронных приборах, может не представлять серьезного ограничения при его применении в областях, где нет жестких требований к динамическим условиям и где в наиболь-. шей степени могут быть реализованы преимущества процесса получения a-Si. Исследования и разработки ТПТ | 3, 4) выявили обнадеживающие перспективы их применения, в частности Ь панелях дисплеев на жидких кристаллах. Привлекает внимание создание некоторых простых панелей дисплеев на жидких кристаллах, а также полевых транзисторов с подвижностью > 1 см2/ (В • с).
В настоящей статье представлены общие аспекты разработок ТПТ на основе a-Si за период до 1983 г. В разделе 6.1.2 кратко описывается теория ТПТ на основе a-Si, в которой учитываются особенности распределения состояний в запрещенной зоне массивного аморфного кремния. В разделе 6.1.3 изложены некоторые детали производства приборов, их статические и динамические характеристики и данные о надежности. Результаты исследований применения a-Si-ТПТ в панелях дисплея и логических схемах изложены в разделе 6.1.4.
6.1.2. Теория
Теоретический анализ a-Si-ТПТ необходим для оптимизации конструкции прибора. Несмотря на то что анализ работы полевых транзисторов с МОП-структурой на основе кристаллического кремния проведен достаточно полно, при рассмотрении a-Si-ТПТ необходимо внести много изменений, обусловленных существованием непрерывного распределения состояний в запрещенной зоне, различием в механизме переноса носителей и малой толщиной слоя a-Si. Плотность состояний в середине запрещенной зоны аморфного гидрогенизированного кремния, полу-
282
ценного в ТР, составляет 10'6 -10'7 см~3 эВ~'. Вблизи порогов подвижности она повышается, образуя хвосты плотности состояний (10" ~ Ю20 см"3эВ"'). Так как подвижность электронов выше подвижности дырок, п-канальные a-Si-ТПТ обычно работают в режиме обогащения. Поскольку анализ [5, 6] был сделан для напыленного a-Si, в данной работе основное внимание концентрируется на анализе ТПТ на основе a-Si, осажденного в ТР ( 7, 8].
Анализ
Структура a-Si-ТПТ показана на вставке рис. 6.1.1. Для потенциала наведенного поля и (х, у) в a-Si в предположении 0 К, статистики Ферми и бесконечной толщины a-Si слоя [5-8] получаются два уравнения:
к (у) - "(о, у )
ди (0, у)
~~д~х
+ и
'Ы
(6.1.1)
J?L = _(il)1/2l " ] Nuydtd* + и. ? (^ дх *„ О О 0
и
о
(6.1.2)
о
где еа - диэлектрическая постоянная для a-Si; ub? - разница между работами выхода металла затвора и полупроводника; n ({) - плотность состояний в запрещенной зоне с энергией, измеренной от уровня Ферми; /3 = q/k Т, V(y) - потенциальная энергия, обусловленная напряжением сток - исток Vq. Уравнение (6.1.1) базируется на теореме Гаусса и дает связь между поверхностным потенциалом и (0, у) и напряжением смещения на затворе Vq - v(y). Уравнение (6.1.2) получается интегрированием уравнения Пуассона, в котором при отсутствии состояний в запрещенной зоне (как в случае k-Si-ТПТ) исчезает первый член в правой части.
