学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多晶硅薄膜晶体管自加热效应和KINK效应的模拟技术研究

作　者: 丁磊
导　师: 钟传杰
学　校: 江南大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 多晶硅薄膜晶体管 自加热效应 KINK效应 MEDICI TSUPREM4
分类号: TN321.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 140次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


多晶硅薄膜晶体管技术在液晶显示器制造中扮演着很重要的角色,它增进了同时将有源矩阵及周边电路整合在一起的能力。然而,多晶硅薄膜晶体管存在着一些不良的效应,比如自加热效应、KINK效应。这些效应主要是由于薄膜晶体管本身固有的SOI(silicon on isolator)结构引起的。对于自加热效应,由于高热阻的玻璃衬底的存在,沟道内产生的功率热不能及时地散发出到周围环境中去,使得器件内部的工作温度升高。对于KINK效应,由于玻璃衬底的存在,在沟道底部出现浮体区域,当器件工作且漏极电压较大时,漏极附近出现较强的电场,碰撞离子化效应发生,产生的空穴积累在浮体区,使得器件阈值电压下降,另一方面,碰撞离子化产生的电子增加了沟道载流子密度,使沟道电流在饱和区出现继续增大的现象。自加热效应和KINK效应对器件参数,如阈值电压、漏电流、开态电流、亚阈值斜率都有影响。本文借助TCAD工具,通过工艺模拟软件TSUPREM4来建立其器件结构,通过器件模拟软件MEDICI来计算其电学特性,来研究自加热效应和KINK效应。首先,建立了LDD结构的器件,来研究漏极低电场对这两个效应的影响,发现LDD结构对单位漏极电流下升高的温度影响并不大,但是可以降低KINK效应对器件的影响,且在LDD的掺杂参数(如掺杂剂量、掺杂能量、LDD的长度)不同时,KINK效应相应地增强或减弱。基于TCAD工具的计算结果,给出了合适的LDD参数,使KINK效应的影响降到最低。其次,对于自加热效应,讨论了温度对器件性能的影响,自加热效应对器件性能的影响以及器件参数对自加热效应的影响,给出了影响自加热效应的几个关键的因素。由模拟可知,薄膜晶体管的自加热效应使其阈值电压降低、漏电流增大、亚阈值斜率变大、漏电流在饱和区出现继续增大的现象。对多晶硅薄膜晶体管影响较大的有器件沟道厚度、衬底厚度和材料等。对于KINK效应,讨论了KINK效应对器件性能的影响以及几个参数对KINK效应的影响。模拟表明,KINK效应使器件的输出特性曲线在饱和区出现向上的翘曲,漏极电导出现不稳定的现象。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-18
  1.1 多晶硅薄膜晶体管的发展及其应用  7-12
  1.2 多晶硅薄膜晶体管的结构  12-14
  1.3 多晶硅薄膜的制备  14-17
  1.4 本课题研究的意义  17-18
第二章 多晶硅TFT 的工艺模拟  18-25
  2.1 典型结构器件的建立  18-19
  2.2 LDD 结构器件的建立  19-25
第三章 自加热效应的计算机模拟  25-47
  3.1 自加热效应的温度模型  27-29
  3.2 温度对多晶硅TFT 性能的影响  29-34
    3.2.1 温度对多晶硅TFT 沟道迁移率的影响  30-31
    3.2.2 温度对多晶硅TFT 阈值电压的影响  31-32
    3.2.3 温度对多晶硅TFT 亚阈值斜率的影响  32
    3.2.4 温度对多晶硅TFT 泄漏电流的影响  32-33
    3.2.5 温度对漏端电流的影响  33-34
  3.3 陷阱密度对多晶硅薄膜晶体管自加热效应的影响  34-37
  3.4 LDD 结构对自加热效应的影响  37-41
    3.4.1 LDD 掺杂剂量对器件自加热效应的影响  39-40
    3.4.2 LDD 掺杂能量对器件自加热效应的影响  40-41
    3.4.3 LDD 掺杂长度对器件自加热效应的影响  41
  3.5 TFT 结构参数对自加热效应的影响  41-46
    3.5.1 栅氧厚度对自加热效应的影响  42
    3.5.2 沟道长度对自加热效应的影响  42-43
    3.5.3 沟道厚度对自加热效应的影响  43-44
    3.5.4 衬底层厚度和衬底材料对自加热效应的影响  44-46
    3.5.5 漏端电压对自加热效应的影响  46
  3.6 本章总结  46-47
第四章 KINK 效应的计算机模拟  47-64
  4.1 多晶硅KINK 效应对器件性能的影响  49-52
    4.1.1 KINK 效应对器件沟道电场分布的影响  49-52
    4.1.2 KINK 效应对漏极电导g 的影响  52
  4.2 陷阱密度对多晶硅薄膜晶体管KINK 效应的影响  52-55
  4.3 温度对多晶硅薄膜晶体管KINK 效应的影响  55-56
  4.4 栅极电压对多晶硅薄膜晶体管KNIK 效应的影响  56-57
  4.5 LDD 结构对多晶硅薄膜晶体管KINK 效应的影响  57-63
    4.5.1 LDD 掺杂剂量对KINK 效应的影响  58-61
    4.5.2 LDD 掺杂能量对KINK 效应的影响  61-62
    4.5.3 掺杂长度对KINK 效应的影响  62-63
  4.6 本章总结  63-64
第五章 未来展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  69

相似论文

  1. 多晶硅薄膜晶体管的衬底端表征方法研究,TN321.5
  2. ESD保护电路的模拟仿真,TN607
  3. 宽基硅二极管（PIN）探测器的研究,TN31
  4. A1GaN/GaN HEMT热特性研究,TN386
  5. 具有P反型层的FD LDMOS建模及数值分析,TN386
  6. 电场诱导聚合物（HDPE、UPR）/纳米石墨复合材料的非线性导电行为,TB383.1
  7. 薄膜全耗尽SOI CMOS电路高温特性模拟和结构优化,TN432
  8. LC～2MOS工艺中关键器件研究,TN405
  9. LC～2MOS工艺关键器件结构研究,TN386.1
  10. 应变SiGe沟道SOI CMOS的特性研究,TN432
  11. 非单一SiO_2埋层的SOI新结构研究,TN402
  12. SOI器件的物理效应模拟及其抗总剂量辐射加固技术的研究,TN304
  13. 新结构SOI材料与器件物理研究,TN304.12
  14. SGOI、SODI新结构材料及其相关技术研究,TN304
  15. 特种SOI材料及相关技术研究,TN304.2
  16. 金属诱导横向结晶n型多晶硅薄膜晶体管热载流子应力下漏电特性及机制研究,TN304.055
  17. SOI薄膜（FD）器件模拟技术—深亚微米全耗尽SOIMOSFET阈值电压模型及新器件结构的研究,TN386
  18. 复合多晶硅栅MOSFET直流与交流特性模拟研究,TN386
  19. IGBT特性的分析仿真,TN386
  20. 高品质低温多晶硅薄膜晶体管的制作与周边一体化设计,TN321.5

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 半导体三极管（晶体管） > 晶体管：按工艺分 > 薄膜晶体管
© 2012 www.xueweilunwen.com