非晶硅薄膜晶体管器件退化的行为和研究机制.doc

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1、非晶硅薄膜晶体管器件退化的行为和研究机制李华冈指导老师王明湘摘要：本文主要研究非晶硅薄膜晶体管，讨论了它的基本特性以及在不同温度和DC应力下的退化情况；介绍了实验仪器及其测量方法；着重分析了不同DC应力下的退化原因并总结了对应于不同DC应力下的退化机制；验证了对应于不同DC应力下器件退化的经验公式；此外，通过改变环境温度，分析了不同温度下的退化现象及其原因；通过已得实验结论提出了非晶硅TFT在不同DC应力及温度下的退化机制。关键词：非晶硅薄膜晶体管直流应力退化温度Abstract：ThispaperismainlyfocusedonAmorphousSiliconwhichisknown

2、asa-Si,comprisingthebasiccharactersofa-Siandthedegradationmechanismofa-SiTFTunderstress,especiallythoseunderDCstressandtemperaturestress.Inthispaper,somerelatedknowledgeaboutAmorphoussiliconthinfilmtransistorsandtheexperimentdevicewasintroducedconcisely.Theexperimentmethodsondevices’DCdegradation

3、werealsomentioned.Devices’temperaturedegradationmechanismwasdiscussedbythemeansofchangingthetemperature.Intheend,thereisasummaryofallthepreviousexperiments,someguessesofauthorisalsodemonstrated.Keywords:a-SiDCstressdegradationtemperature1引言非晶硅（a-Si）是一种新兴的半导体薄膜材料，它作为一种新能源材料和电子信息新材料，自70年代问世以来，取得了迅猛

4、发展。非晶硅太阳能电池是目前非晶硅材料应用最广泛的领域，也是太阳能电池的理想材料，光电转换效率已达到13%，这种太阳能电池将成为无污染的特殊能源。1988年全世界各类太阳能电池的总产量35.2兆瓦，其中非晶硅太阳能电池为13.9兆瓦，居首位，占总产量的40%左右。与晶态硅太阳能电池相比，它具有制备工艺相对简单，原材料消耗少，价格比较便宜等优点非晶硅的用途还很多，可以制成非晶硅场效应晶体管；用于液晶显示器件、集成式a-Si倒相器、集成式图像传感器、以及双稳态多谐振荡器等器件中作为非线性器件；利用非晶硅膜可以制成各种光敏、位敏、力敏、热敏等传感器；利用非晶硅薄膜制作静电复印感光膜，不仅复印速

5、率会大大提高，而且图象清晰，使用寿命长等等。本课题通过对a-siTFT器件退化行为机制和驱动电路作详尽的调研，涉及应力实验，探寻器件的退化行为，并辅以器件研究手段力求澄清其退化机制。2实验方法2.1实验平台简介本实验中使用的测量仪器为安捷伦公司的4156C半导体参数分析仪。4156C半导体参数测量仪是Agilent公司新一代的高精度半导体参数测量仪，其前面板布局如图1所示。它提供了一个对先进半导体器件的精确测量平台。4156C的高精度小电流/低电压测量和内建的准静态CV测试功能保证了日后与其他仪器的可扩展性。良好的软件支持使4156C能为用户提供一个测试半导体参数的全面解决方案。Agil

6、ent4156C半导体参数测量仪有4个SMU接口，2个VMU接口和2个VSU接口。这些标准测量源可以满足参数特性的最大要求。另外的SMUs，PGUs，GNDU可以通过Agilent41501B扩展器箱增加，插进4155C或者4156C的背面。另外测量资源自动在I/CV2.1轻便的软件环境内和在仪器面板上出现。Agilent的I/CV2.1为4156C提供了一个种新的自动测量的软件环境。他们两者的结合可以使你方便的在Windows2000或XP环境下进行测量。他可以对复杂的参数进行图表等操作，使其在观察时能更易于被清楚的观察。I/CV2.1同样也可以对wafer的探针台进行控制，时续测试和

7、数据分析，为参数的测量分析提供完备的解决方案。I/CV2.1是和其他软件兼容的，所以可以在计算机上用Excel或者word文档来对他进行数据的分析和保存。也便于用户之间的分享。图1Agilent4156C前面板Agilent4156C的测量可以达到1fA，最大程度的满足low－current的测量要求。一个特殊的“zerooffsetcancel”功能自动忽略偶然的漏电流，更易于测量不同的器件，如MOSFET的衬底漏电流和二极管的反