ポリイミド基板上に集積した多数TFTの自己整合的な特性ばらつき均一化技術の確立

建立聚酰亚胺基板上集成的多个TFT自对准特性变化均匀化技术

• 批准号: 22K04194
• 负责人: 後藤 哲也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04194/
• 关键词: 薄膜トランジスタ; MONOS型トランジスタ; しきい値電圧制御; MONOS構造トランジスタ; 自己整合的しきい値電圧制御

本研究の目的は、フレキシブル対応ポリイミド基板上に、電荷注入によりしきい値電圧Vthの制御が可能な金属/酸化膜/窒化膜（電荷捕獲膜）/酸化膜/半導体（MONOS）型ポリシリコン薄膜トランジスタ（TFT）を実現することであり、さらに、そのMONOS型TFTを多数集積して同時に電荷注入を行い、電荷注入時のトンネル酸化膜中の電界緩和現象を利用し、現在問題となっているVthバラつきを自己収束させ均一化する技術の確立を目指すものである。今年度は、MONOS型ポリシリコンTFTを製作するプロセスフローを構築し、まず固相結晶化により形成したポリシリコンをチャネル層とするMONOS型TFT(N型)の製作を行った。製作したTFTのゲートに正バイアスを印加し、トンネリングにより電子をチャネル層から電荷捕獲層へ注入し、注入時間によりVthを制御できることを明らかとした。しかし、TFTのトランスファー特性においてサブスレショルド特性の劣化（S値の増大）が認められ、電子注入によるトンネル酸化膜/ポリシリコン界面特性の劣化が示唆された。比較のために結晶シリコンのMONOSキャパシタも作製し、電荷注入によるフラットバント電圧（トランジスタのVthに対応）のシフトを評価したところ、界面特性を劣化させることなく、フラットバンド電圧が制御できることが確認できた。これらの結果より、トンネル酸化膜とシリコンとの界面において、ポリシリコンの場合は結晶シリコンの場合に比べて欠陥が多く、電荷注入ストレスに弱いことが分かった。今後、TFTのトランスファー特性を劣化させずにVthを制御するには界面特性の向上が重要であることが示唆された。これらの結果は、多数TFTのVth均一化を目指す本テーマのみならず、電荷蓄積層を用いた不揮発性メモリ等の高性能化を目指す上でも有用な知見であると考えらる。

本研究的目的是在柔性聚酰亚胺基板上开发一种金属/氧化物膜/氮化物膜（电荷捕获膜）/氧化物膜/半导体（MONOS）型多晶硅薄膜晶体管，其阈值电压Vth可以通过电荷注入来控制。 (TFT)此外，通过集成大量MONOS TFT并同时注入电荷，我们利用电荷注入时隧道氧化膜中的电场弛豫现象来自收敛Vth变化的电流问题并实现均匀性。技术将今年，我们构建了MONOS型多晶硅TFT的制造工艺流程，首先制造了沟道层为固相结晶形成的多晶硅的MONOS型TFT（N型）。通过对所制造的TFT的栅极施加正偏压，电子通过隧道效应从沟道层注入到电荷捕获层，并且表明Vth可以通过注入时间来控制。然而，在TFT传输特性中观察到亚阈值特性的恶化(S值的增加)，表明由于电子注入导致隧道氧化膜/多晶硅界面特性的恶化。为了进行比较，我们还制作了晶体硅 MONOS 电容器，并评估了由于电荷注入引起的平带电压（对应于晶体管的 Vth）的变化，并确认可以在不恶化界面特性的情况下控制平带电压。塔。这些结果表明，多晶硅在隧道氧化膜和硅之间的界面处比晶体硅具有更多的缺陷，使其更容易受到电荷注入应力的影响。这表明，为了在不损害 TFT 传输特性的情况下控制 Vth，改善界面特性在未来将变得很重要。这些结果被认为不仅对于本主题（旨在均衡多个 TFT 的 Vth）有用，而且对于旨在提高使用电荷存储层的非易失性存储器的性能也有用。

项目成果

MONOS 型ポリシリコンTFT でのしきい値電圧制御に関する検討

MONOS型多晶硅TFT阈值电压控制研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 前川芳輝;平井浩司;安岡慎之介;岡本一輝;清水荘雄;舟窪浩;後藤哲也，諏訪智之，須川成利
• 通讯作者: 後藤哲也，諏訪智之，須川成利