LTPSTFT器件工作原理介绍彭濤1.pptx

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,LTPSTFT器件原理及特性介绍,1,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,LTPS-DE2012.07.09,LTPSTFT器件工作原理LTPS器件重要参数简介,LTPS器件可靠性LTPS器件应用,2,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,主要内容,MOSFET基本结构,MOSFET全称Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor。

MOS表示器件的基本结构，FET表示器件的工作原理。

3,OLEDGroup,MOSFET基本结构,4,OLEDGroup,TFT器件工作原理,沟道形成,随着栅极正偏电压逐渐增大，硅表面电子逐渐增多最后形成一个形成导电沟道。

这时如果给漏极加电压，就会有电流流过。

沟道从无到有时所需的栅极电压VG定义为阈值电压VT,5,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,MOS工作状况-NMOS,N+,N+,Gate,S,D,当VGS比较小时,首先是驱赶表面的空穴,使表面正电荷耗尽,形成带固定负电荷的耗尽层增加VGS,耗尽层向衬底下部延伸,并有少量的电子被吸引到表面,形成可运动的电子电荷随着VGS的增加，表面积累的可运动电子数量越来越多在Vd的作用下,表面形成的电子沟道受到横向电场的作用开始向右移动.,6,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,Id-VdandId-Vgcurve,Id-Vdcurve,Id-Vgcurve,LTPS产品TEGTest重要的两个I-V曲线.可以体现制作的器件性能,7,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,TFTId-VdCurve

（1）,假设VGVt,当Vds较小时,它对反型层影响较小,表面沟道类似一个简单电阻,MOS管呈现电阻特性。

反映在Id-Vd曲线上就是线性区。

Id-VdCurve线性区,8,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,TFTId-VdCurve

（2）,Id-VdCurve饱和区,沟道在漏极一端的电位近似于Vd，栅极与沟道内的真正电位差为Vg-Vd。

而在源极一端。

因为多数情况下源极电位为零，电位差即为Vg。

所以从源极到漏极沟道厚度逐渐变窄。

当Vd逐渐增大，直到Vd=Vg-VT时，沟道消失。

这种现象称为夹断。

9,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,TFTId-VdCurve（3）,Id-VdCurve饱和区,在夹断发生后继续增大Vd,夹断区扩展而有效沟道长度变短。

增加的电压几乎全部落在夹断区上,所以Id变化不大,对应的Id-Vd曲线进入饱和区,10,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,Id-Vgcurve,通过Id-Vgcurve可以得到我们需要的电性参数:

Vt,Ion,Ioff,u,ss等.同时判断制作的器件是否满足设计上要求.,固定电流法定义Vt（开启电压）,MOSFETVSLTPSandA-Si,11,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,器件参数介绍-Vt（阈值电压）,NMOS:

衬底中空穴越多（即越偏P型）,所需要的Vt越大,Gate加正电压排斥空穴吸引电子,PMOS:

衬底中电子越多（即越偏N型）,所需要的Vt越大（负电压绝对值）,12,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,Gate加负电压排斥电子吸引空穴,VT:

主要受沟道区掺杂浓度、界面态与氧化层电容影响。

（III/V族元素污染和金属离子污染也会显著影响VT.）影响VtProcess:

ChannelDoping,注入B+orP+等效在衬底上增加空穴or电子的比例.从而达到调节Vt的目的.Pre-GIClean:

Poly/GI的界面清洗会影响到界面态缺陷数目.从而对Vt产生一定影响.GIDepo:

绝缘层的膜质及介电常数（影响氧化层电容）,器件参数介绍-载流子迁移率,A-SiVSPoly-Si（Mobility）,表面roughness,Grainboundry,迁移率是指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度，即载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度，一般是电子的迁移率高于空穴通过ELAProcess调节结晶效果可有效的改变Mobility,1）影响电导率2）影响器件开关速度,13,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,器件参数介绍-亚阈值摆幅（SS）,Vgs,研究目的:

反映器件的开关响应速度亚阈值摆幅（Subthresholdswing）:

又称为S因子.当栅极电压小于阈值电压时,多晶硅沟道呈现弱反型,此时的漏极电流称为亚阈值漏极电流S在数值上就等于为使漏极电流Id变化一个数量级时所需要的栅极电压增量Vgs，注意S是从Vg-Id曲线上的最大斜率处提取出来的。

表示着IdVgs关系曲线的上升率,14,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,器件参数介绍-漏电流（Ioff）,LTPS漏电流一直以来都是影响良率的一个大难点:

1）热载流子产生漏电流-可通过LDDProcess减低其影响.光生漏电流效应-使用Lightshileding结构遮光.使用Dualgate设计进一步控制漏电流,光生漏电流效应,15,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,LDD抑制漏电流效果,器件可靠性-热载流子效应（hotcarriereffect）,热载流子效应容易导致漏电流增大,产生Kinkeffect,Vt漂移等不良影响.目前主要还是通过LDD对其进行抑制.,16,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,器件可靠性-驼峰效应（humpeffect）,因为Poly-Si边缘因为GICoverage原因,会导致台阶处绝缘层偏薄.边缘沟道提前开启,出现Humpeffect.PPID:

PlasmaProcessInducedDamage.在Poly-SiEtch时,边缘taper处受到Plasmadamage.引发潜藏性损伤.,17,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,器件可靠性-扭曲效应（kinkeffect）,原理:

当S/D重掺杂时，耗尽层宽度窄而其中的电场强度高。

部分电子会获得足够高的能量然后在与晶格碰撞时产生新的电子-空穴对，并形成正反馈产生更多的电子-空穴对。

这些新产生的电子空穴对都是载流子，因此造成饱和电流增加（kinkeffect），和可靠性变差（进入GI或破坏界面处的Si-H键）。

虚线为饱和电流,由于受到kinkeffect导致饱和电流持续上升,18,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,LTPSTFTLayout,LTPS器件在产品上分为外围Driver及Pixelarea.外围主要构成单元为CMOS器件,Pixel内主要为DualGateTFT.,19,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,LTPS器件应用-CMOS,OUT,M1,M2,VGH,OUT,IN,CMOSLayoutIN,VGLCMOS器件为LTPS外围驱动电路中最基本的组成单元,由NMOSandPMOS组合形成互补式结构.此类器件仅出现在外围（因此Pixel区域内没有PMOS）,20,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,电路符号,LTPS器件应用-TFT开关,Dualgate设计自对准LDD结构NOMS作为PixelTFT,降低漏电流抑制热载流子效应响应速度更快,LTPSTFT特点,Dualgate,21,XiamenTianmaMicroelectronics,weiyang_,CST,22,OLEDGroup,谢谢！