Etude des propriétés des transistors en couches minces à base de silicium microcristallin pour des applications d'écran plats à matrice active

par Maher Oudwan

Thèse de doctorat en Micro et nano-électronique

Sous la direction de Pere Roca i Cabarrocas.

Soutenue en 2007

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    Ce travail a pour but d'étudier les mécanismes du courant de drain en régime bloqué dans les transistors en couches minces (TFT) à base de silicium microcristallin (~c-Si:H), ainsi que ceux de la dérive de la tension de seuil. Pour cela nous avons fabriqué des TFT en ~c-Si:H. Nous avons déterminé les mécanismes du courant en régime bloqué pour les champs électriques modérés: il s'agit de la :onduction de type Poole Frenkel, et pour les forts champs, c'est un courant de type effet tunnel bande 3 bande. Nous avons identifié un phénomène de courant parasite en régime bloqué qui s'ajoute au :ourant intrinsèque, et qui est spécifique aux TFT en ~c-Si:H. Il provient d'une contamination en )xygène pendant le procédé de fabrication. L'oxygène, présent sur le canal arrière, diffuse et/ou s'active Jendant la passivation finale en SiNx et dope le canal arrière. Une solution pour réduire ce courant Jarasite est d'ajouter une couche de silicium amorphe au dessus du ~c-Si:H pour protéger le canal 3rrière, ou bien de diminuer la température de dépôt du ~c-Si:H. Concernant la dérive de tension de ;euil, nous avons pu établir que le piégeage de charges dans le SiNx est le mécanisme dominant.


  • Résumé

    The aim of this work is to study the drain leakage current mechanisms in microcrystalline thin film :ransistors (~c-Si:H TFT) so as the mechanisms of threshold voltage shift. For that we fabricated ~c-Si:H rFT. We established that the mechanism of drain leakage current for moderate field is Poole Frenkel :onduction, and for high field it is a tunnelling band-to-band conduction. We identified a new Jhenomena, specific for ~c-Si:H TFT, a parasitic leakage current is added to the intrinsic current and :hanges the shape of sub-threshold slope. This current is the result of oxygen contamination during the =abrication process. Oxygen present at back channel diffuses and/or is activated during the silicon nitride Jassivation. Oxygen atoms act as N-type dopant and create a parasitic back channel. A solution to "educe this parasitic current is to add an intrinsic amorphous silicon film on top of the ~c-Si:H film to Jrotect the back channel. Another solution is to reduce the microcrystalline silicon de position :emperature. Regarding threshold voltage shift mechanism, we found that the main mechanism is the :harge trapping in the silicon nitride film

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 122 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 135 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/INPG/0128/D
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  • Cote : TS07/INPG/0128
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