Improved Degradation Characteristics in n-TFT of Novel Structure using Hydrogenated Poly-Silicon under Low Temperature

낮은 온도 하에서 수소처리 시킨 다결정 실리콘을 사용한 새로운 구조의 n-TFT에서 개선된 열화특성

We have proposed a new structure of poly-silicon thin film transistor(TFT) which was fabricated the LDD region using doping oxide with graded spacer by etching shape retio. The devices of n-channel poly-si TFT's hydrogenated by $H_2$ and $HT_2$/plasma processes are fabricated for the devices reliability. We have biased the devices under the gate voltage stress conditions of maximum leakage current. The parametric characteristics caused by gate voltage stress conditions in hydrogenated devices are investigated by measuring /analyzing the drain current, leakage current, threshold voltage($V_{th}$), sub-threshold slope(S) and transconductance($G_m$) values. As a analyzed results of characteristics parameters, the degradation characteristics in hydrogenated n-channel polysilicon TFT's are mainly caused by the enhancement of dangling bonds at the poly-Si/$SiO_2$ interface and the poly-Si Brain boundary due to dissolution of Si-H bonds. The structure of novel proposed poly-Si TFT's are the simplity of the fabrication process steps and the decrease of leakage current by reduced lateral electric field near the drain region.

식각 형상비에 의해 경사형 스페이스를 갖는 도핑 산화막을 이용한 LDD 영역을 갖도록 제작한 다결정 TFT의 새로운 구조를 제안한다. 소자 특성의 신뢰성을 위해 수소($H_2$)와 수소/플라즈마 처리 공정으로 다결정 실리콘에 수소 처리시킨 n-채널 다결정 실리콘 TFT 소자를 제작하였다. 소자에 최대 누설전류의 게이트 전압 조건에서 소자에 스트레스를 인가시켰다. 게이트 전압 스트레스 조건에 의해 야기되는 열화 특성인자들은 드레인 전류, 문턱전압($V_{th}$), 부-문턱전압 기울기(S), 최대 전달 컨덕턴스($g_m$), 그리고 파워인자 값을 측정/추출하였으며, 수소처리 공정이 소자 특성의 열화 결과에 미치는 관계를 분석하였다. 특성 파라미터의 분석 결과로써, 수소화 처리시킨 n-채널 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에서 열화특성의 원인들은 다결정 실리콘/산화막의 계면과 다결정 실리콘의 그레인 경계에서 실리콘-수소 본드의 해리에 의한 현수 본드의 증가이었다. 이 증가가 소자의 핫-캐리어와 결합으로 개선된 열화 특성의 원인이 되었다. 따라서 새로 제안한 다결정 TFT의 구조는 제작 공정 단계가 간단하며, 소자 특성에서 누설전류가 드레인 영역 근처 감소된 수평 전계에 의해 감소되었다.