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。

这项研究的目的是实现金属/氧化物/氮化物膜（电荷陷阱膜）/氧化物/半导体（MONOS）型多硅薄膜晶体管（TFT），该膜晶体管（TFT）可以通过柔性多酰胺基板上的电荷注入来控制阈值电压VTH。此外，它旨在建立一项技术，该技术将大量的MONOS型TFT集成并同时注入电荷，并在电荷注入过程中利用电场放松现象，并在电荷注入过程中使用电场放松现象，并自我构造和自我结合并使VTH变量成为当前是问题的问题。今年，我们构建了一个工艺流，用于制造单体型多硅烷型TFT，首先我们使用由固相结晶形成的通道层制造的单体型TFT（N型）（N型）。将正偏置应用于制造的TFT的门，并通过隧穿将电子从通道层注入电荷诱捕层，表明VTH可以通过注入时间控制。然而，在TFT的转移特性中观察到了亚阈值特征（增加S值），这表明由于电子注入而引起的隧道氧化物膜/多硅氧化基菌界面特征。为了进行比较，还制造了晶硅的单子电容器，并且由于电荷注入而评估了平坦的弹跳电压（对应于晶体管VTH）的偏移时，可以确定可以在不降级界面特征降解的情况下控制平坦的频​​带电压。这些结果表明，多硅烷在隧道薄膜和硅之间的界面上具有更多的缺陷，并且比结晶硅更容易受到电荷注射应力的影响。已经提出，改善界面特性对于控制VTH而不降低TFT的传输特性将很重要。这些结果不仅在此主题中旨在使VTH统一进行多个TFT，而且还旨在提高使用电荷存储层的非易失性记忆的性能。

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