低温多結晶シリコン薄膜トランジスタにおける信頼性評価技術(半導体表面・界面制御と電子デバイスの信頼性, 信頼性一般)

概要

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低温ポリシリコンはシステムオンパネルなど次世代のディスプレイのための有望な技術として、期待が広がっている。その実現のためには性能の向上とともに信頼性の向上が重要である。本稿では、その信頼性評価技術について報告する。ガラス基板などの、熱伝導率の乏しい基板の上に形成されるポリシリコンTFTは、熱による劣化が懸念される。そこで、赤外線発熱解析装置を用いてDCストレスによる発熱測定を行い、多結晶シリコンの粒径やトランジスタ形状による温度上昇量の変化を調べた。その結果、ゲート幅が大きくなるに従い発熱温度が上昇し、また飽和領域においてトランジスタのドレイン端でより発熱が顕著になることを確認した。また、DCストレスを1000秒印加した結果、発熱温度が高い素子ほど初期特性からのVthのシフト量、オン電流の低下といった劣化現象が加速されることが分かった。さらに、ポリシリコン粒径を変化させた素子において、温度とVthのシフト量にユニバーサルな関係がえられたことから、劣化はシリコン薄膜に加えて絶縁膜への電子注入も考慮する必要があることがわかった。
2005-11-18