Transistors en couches minces de silicium microcristallin fabriqués à T PDF Download
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Author: Khaled Amir Belarbi
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Category :
Languages : fr
Pages : 176
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Book Description
e travail de thèse porte sur la réalisation de transistors en couches minces (Thin film transistors) de silicium microcristallin fabriqués à une température inférieure à 180°C. Cette thèse permet d’envisager diverses applications allant de la technologie des écrans OLED jusqu’à l’électronique flexible associée au textile intelligent. Pour le bon fonctionnement de ces applications, il est nécessaire de produire des transistors performants. C’est pourquoi ces travaux de thèse visent la fabrication de transistors respectant les conditions pour un bon fonctionnement des applications attendues, c'est-à-dire une dualité mobilité-stabilité satisfaisante. Les premiers transistors en structure « Top-Gate » utilisant l’oxyde de silicium comme isolant de grille ont abouti à d’excellentes performances (40 cm2/Vs). Ces derniers s’avérèrent ne pas être fiable en terme de stabilité. Beaucoup de questions se sont alors posées pour remédier à cette instabilité. Des techniques telles que les mesures électriques (énergie d’activation de la conductivité) et physiques (SIMS) ont permis de comprendre d’où venait le problème. Il s’avère que lors du dépôt de l’isolant, une importante incorporation d’oxygène pénètre dans la structure colonnaire du silicium microcristallin. La première solution consistait donc à utiliser une couche fine de silicium microcristallin. Les transistors ainsi fabriqués ne dérivent que faiblement. La deuxième solution consistait à l’élaboration d’un isolant autre que l’oxygène lors du dépôt. Par le biais du nitrure de silicium, les transistors en structure « Top-Gate » de type N montrent une mobilité de (2 cm2/Vs) et une bonne stabilité. Enfin, des transistors de type P ont été également fabriqués rendant possible la mise au point d’une technologie de type CMOS avec le silicium microcristallin.
Author: Khaled Amir Belarbi
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Pages : 176
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e travail de thèse porte sur la réalisation de transistors en couches minces (Thin film transistors) de silicium microcristallin fabriqués à une température inférieure à 180°C. Cette thèse permet d’envisager diverses applications allant de la technologie des écrans OLED jusqu’à l’électronique flexible associée au textile intelligent. Pour le bon fonctionnement de ces applications, il est nécessaire de produire des transistors performants. C’est pourquoi ces travaux de thèse visent la fabrication de transistors respectant les conditions pour un bon fonctionnement des applications attendues, c'est-à-dire une dualité mobilité-stabilité satisfaisante. Les premiers transistors en structure « Top-Gate » utilisant l’oxyde de silicium comme isolant de grille ont abouti à d’excellentes performances (40 cm2/Vs). Ces derniers s’avérèrent ne pas être fiable en terme de stabilité. Beaucoup de questions se sont alors posées pour remédier à cette instabilité. Des techniques telles que les mesures électriques (énergie d’activation de la conductivité) et physiques (SIMS) ont permis de comprendre d’où venait le problème. Il s’avère que lors du dépôt de l’isolant, une importante incorporation d’oxygène pénètre dans la structure colonnaire du silicium microcristallin. La première solution consistait donc à utiliser une couche fine de silicium microcristallin. Les transistors ainsi fabriqués ne dérivent que faiblement. La deuxième solution consistait à l’élaboration d’un isolant autre que l’oxygène lors du dépôt. Par le biais du nitrure de silicium, les transistors en structure « Top-Gate » de type N montrent une mobilité de (2 cm2/Vs) et une bonne stabilité. Enfin, des transistors de type P ont été également fabriqués rendant possible la mise au point d’une technologie de type CMOS avec le silicium microcristallin.
Author: Maher Oudwan
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Languages : fr
Pages : 122
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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.
Author: Amar Saboundji
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Languages : fr
Pages : 129
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Durant cette thèse, nous nous sommes intéressés à la fabrication de transistors en couches minces de silicium amorphe, microcristallin ou cristallisé par laser. La première phase du travail concerne l'étude de la cristallisation de la couche active des transistors par un laser continu Nd : Yag. Les couches cristallisées avec une énergie E = 3.64 W, ont des grains de taille maximale. Les transistors de type N présentent des mobilités d'environ 630 cm2/V.s. Cependant, ces transistors présentent une grande dispersion de la mobilité de l'ordre de 15% et surtout une variation aléatoire, inacceptable, du courant inverse d'un transistor à son voisin. L'énergie de 3.12 W semble être le meilleur compromis possible entre une bonne mobilité et une homogénéité acceptable, de l'ordre de 5%. Elle aboutit à une mobilité de 390 cm2/V.s. La taille des grains issus de cette cristallisation, induit des performances différentes des transistors selon leur orientation par rapport au balayage du laser. Les transistors parallèles présentent une mobilité moyenne de 390 cm2/V.s alors que les transistors perpendiculaire voient la mobilité chuter à 240 cm2/V.s.Dans la seconde partie de ce travail nous somme intéressés à la faisabilité de transistors stables fabriqués à basse température. Les transistors réalisés avec des couches de silicium amorphe déposé par filament chaud donnent des résultats intéressants particulièrement une grande mobilité d'effet de champ ((= 1.3 cm2/V·s). Ils sont par contre aussi instables que les habituels transistors au silicium amorphe. Par contre les transistors fabriqués à partir de silicium microcristallin présentent une très bonne stabilité. De très grandes mobilités d'électrons (40 cm2/V·s) sont obtenues avec des transistors réalisés à partir de couches micrcristallines déposées aussi bien par filament chaud que par PECVD. Ces résultats confirment la possibilité d'utiliser le silicium microcristallin comme alternative au silicium amorphe dans les écrans plats La valeur de la mobilité de trous obtenue 1.15 cm2/V·s, jamais atteinte auparavant avec ce type de matériau, est quant à elle suffisante pour envisager la réalisation de circuits CMOS.
Author: Jong Woo Jin
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Languages : fr
Pages : 141
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Dans le but de développer un modèle compact spécifique aux transistors en couches minces (TFT) à base de silicium amorphe ou microcristallin, nous présentons dans ce manuscrit nos études sur l'optimisation des modèles compacts et des méthodes d'extraction des paramètres et, surtout, différents phénomènes présents dans la physique de ces TFTs. Nous proposons une méthode plus robuste d'extraction des paramètres, qui, différemment des méthodes conventionnelles, ne néglige pas la résistance d'accès, diminuant ainsi la subjectivité du procédé de l'extraction. La résistance d'accès dans les différentes structures a été analysée. Pour la structure top-gate coplanar, nous nous sommes focalisés sur des raisons géométriques pour montrer la dépendance de la résistance d'accès en tension de grille. Pour la structure bottom-gate staggered, nous avons introduit l'approche de transport-diffusion au modèle de current crowding, en prouvant la dépendance en tension de grille et en courant en raison de la diffusion des électrons. Le comportement dynamique a été étudié en couplant mesures expérimentales et simulations par éléments finis, en associant les capacités intrinsèques des TFTs avec le temps de retard d'allumage. Nous avons observé l'évolution temporelle du canal lors de sa création ou de sa disparition et nous avons ainsi proposé un modèle qui décrit sa propagation dans un TFT. Nous avons enfin étudié le phénomène de vieillissement des TFTs et nous avons mis en évidence la localisation de la dégradation et de la relaxation dans un TFT sous un stress électrique avec la tension de drain non-nulle.
Author: ABDALLAH.. SAKRI
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Languages : fr
Pages : 185
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AFIN D'IDENTIFIER L'ORIGINE DU COURANT DE FUITE QUI SE MANIFESTE A L'ETAT BLOQUANT DANS LES STRUCTURES MOS EN COUCHES MINCES (TFT) REALISEES DANS DU SILICIUM POLYCRISTALLIN, DEUX SERIES DE STRUCTURES N+NN+ ONT ETE FABRIQUEES AVEC CE MATERIAU. LES COUCHES DEPOSEES EN PHASE VAPEUR A BASSE PRESSION (LPCVD) ONT ETE DIVERSEMENT DOPEES PAR IMPLANTATION IONIQUE. L'ANALYSE DES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DES TRANSISTORS ET DE CELLES DE SIMPLES COUCHES-TEMOINS AYANT SUBI LES MEMES TRAITEMENTS THERMIQUES QUE CEUX-CI, A PERMIS DE MONTRER LE ROLE JOUE DANS LA TRANSMISSION DU COURANT DE FUITE PAR LA ZONE FORTEMENT PERTURBEE A PARTIR DE LAQUELLE CROISSENT LES GRAINS COLUMNAIRES, QUI FORMENT LA COUCHE ACTIVE DES TRANSISTORS. CES RESULTATS MONTRENT QUE LE COURANT DE FUITE: RESTE INDEPENDANT DE LA POLARISATION DE LA GRILLE TANT QUE LE NIVEAU DE CELLE-CI RESTE FAIBLE, DEPEND EN REVANCHE DU DOPAGE ET DES CONDITIONS DE DEPOT, NE DEPEND PAS DE FACON SIGNIFICATIVE DE L'EPAISSEUR (90 A 300 NM) DU FILM SIPOLY
Author: Tanguy Pier
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Languages : fr
Pages : 190
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L’objet de ce travail de thèse est la mise au point d’une technologie capable de produire des transistors en couches minces performants à partir de silicium à une température inférieure à 200°C compatible avec l’usage de substrats plastiques. Il repose sur le recours au recuit par laser excimère qui permet de re-cristalliser à posteriori des couches de silicium microcristallin déposées à une température de 165°C. La première partie de ces travaux consiste en l’établissement de la technique de re-cristallisation sur substrat de verre. L’application du recuit par paliers d’énergie progressifs permet d’aboutir à une couche très cristallisée faite de grains de grande taille et non-endommagée. Des grains de grande taille, 300 nm, ainsi qu’un taux de cristallinité de 89%, sont obtenus. Les transistors produits à partir de telles couches ont pu démontrer une mobilité d’effet de champ de 400 cm2/V.s pour les électrons. La partie suivante envisage le report sur substrats plastiques de la technique éprouvée sur verre. Le premier substrat testé est le PDMS. Des couches d’une cristallinité de 80% avec des grains atteignant 400 nm sont produites. Les transistors fabriqués à partir de ces couches montrent une mobilité électronique de 65 cm2/V.s. Le second substrat testé est le PEN. Le recours à une technique similaire permet là aussi l’obtention de couches très cristallisées, à 84%, porteuses de gros grains, 400 nm. Il est possible de réaliser des transistors d’une mobilité électrique de 47 cm2/V.s sur ce dernier substrat.
Author: KARINE.. MOURGUES
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Languages : fr
Pages : 43
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CE TRAVAIL EST CONSACRE A L'AMELIORATION D'UN PROCEDE TECHNOLOGIQUE DE FABRICATION DE TRANSISTORS EN COUCHES MINCES (TCM) DE SILICIUM POLYCRISTALLIN A BASSE TEMPERATURE ( 600 \C). LE BUT VISE EST D'OBTENIR DES TRANSISTORS PRESENTANT DES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES COMPATIBLES AVEC DES APPLICATIONS EN VISUALISATION SANS AVOIR RECOURS A UNE ETAPE D'HYDROGENATION. UNE PREMIERE PARTIE TRAITE DE LA REALISATION DE TCM CRISTALLISES EN PHASE SOLIDE. CES TRANSISTORS SONT OBTENUS A PARTIR DE DEUX COUCHES DE SILICIUM, L'UNE NON DOPEE SERVANT DE COUCHE ACTIVE, L'AUTRE DOPEE POUR LES ZONES DE SOURCE ET DE DRAIN. UNE ETUDE A MONTRE QU'UNE AUGMENTATION DE LA PRESSION DE DEPOT DU SILICIUM DE 10 A 90 PA, ACCOMPAGNEE D'UN PLASMA D'OXYGENE POUR L'ETAPE DE PREPARATION DE LA SURFACE DE LA COUCHE ACTIVE, ONT CONDUIT A UN ACCROISSEMENT DE LA MOBILITE D'EFFET DE CHAMP DE 33 A 63 CM 2/V.S, A UNE DIMINUTION DE LA PENTE SOUS LE SEUIL DE 1,13 A 0,96 V/DEC ET DE LA TENSION DE SEUIL DE 5 A 2 V. UNE MODIFICATION DE LA STRUCTURE DU TRANSISTOR A ETE REALISEE EN DEPOSANT LES COUCHES DE SILICIUM LORS D'UN SEUL DEPOT PERMETTANT D'ELIMINER L'INTERFACE ENTRE LA COUCHE ACTIVE ET LES ZONES DE SOURCE ET DE DRAIN. CETTE MODIFICATION A PERMIS D'OBTENIR DES TRANSISTORS PRESENTANT DE TRES BONNES PERFORMANCES : S = 0,6 V/DEC, V T H = 1,2 V ET F E 100 CM 2/V.S. UNE ETUDE DE VIEILLISSEMENT A ETE MENEE SUR CES TRANSISTORS. UNE SECONDE PARTIE TRAITE DE LA CRISTALLISATION EN PHASE LIQUIDE PAR UN RECUIT LASER DE LA COUCHE ACTIVE DES TRANSISTORS. NOUS UTILISONS UN LASER DE GRANDE SURFACE DONT L'IMPACT COUVRE 5 5 CM 2. LA DENSITE D'ENERGIE VARIE DE 350 A 550 MJ/CM 2 ET LE NOMBRE D'IMPACTS DE 1 A 10. CETTE PREMIERE ETUDE A MIS EN EVIDENCE QU'UNE DENSITE D'ENERGIE DE 550 MJ/CM 2 ET 10 IMPACTS, DONNENT LES MEILLEURS RESULTATS, A SAVOIR, UNE MOBILITE DE 140 CM 2/V.S, UNE PENTE SOUS LE SEUIL DE 0,35 V/DEC ET UNE TENSION DE SEUIL DE 3V. LA PRESENCE D'UNE COUCHE ANTIREFLET DE SIO 2 SUR LE FILM A CRISTALLISER A PERMIS D'AUGMENTER L'EFFICACITE DU LASER.
Author: Laurent Pichon (professeur en électronique).)
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Languages : fr
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Author: MALIKA.. KANDOUCI
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Category :
Languages : fr
Pages : 126
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Book Description
L'OBJET DE CE TRAVAIL EST LA MISE EN PLACE D'UN MODELE NUMERIQUE DE SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DES TRANSISTORS EN COUCHES MINCES AU SILICIUM POLYCRISTALLIN, EN REGIMES PASSANT ET BLOQUANT. LE CHAPITRE 1 EST CONSACRE A LA PRESENTATION TECHNOLOGIQUE DE LA STRUCTURE DU TRANSISTOR D'ETUDE, AINSI QUE SES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ET ELECTRIQUES. DANS LE CHAPITRE 2, LE MODELE PHYSIQUE EST ETABLI. IL DECRIT LES MECANISMES DE CONDUCTION SUSCEPTIBLES D'INTERVENIR DANS LE FONCTIONNEMENT DU TRANSISTOR. IL EST FAIT DISTINCTION, DANS LE FILM POLYCRISTALLIN, ENTRE LES MECANISMES INTERVENANT A L'INTERIEUR DES GRAINS, A LA SURFACE DES GRAINS ET AUX JOINTS DE GRAINS. LE MECANISME DE CONDUCTION PAR EFFET TUNNEL, AUX JOINTS DE GRAINS, EST RETENU. LES EFFETS INDUITS PAR LES CONTACTS SOURCE ET DRAIN SONT CONSIDERES. LE MODELE TIENT COMPTE DES MECANISMES DE SATURATION DES VITESSES DE PORTEURS ET DES MECANISMES DE GENERATION PAR IONISATION PAR IMPACT LIES AUX FORTS CHAMPS. IL EST DEMONTRE QUE LE PHENOMENE DE CLAQUAGE, RENCONTRE DANS LE SILICIUM MONOCRISTALLIN, EST ANNIHILE PAR LES MECANISMES DE RECOMBINAISON, SUR LES LIAISONS PENDANTES. DANS LE CHAPITRE 3, L'UTILISATION DE L'OUTIL DE SIMULATION PERMET DE VERIFIER LES HYPOTHESES DU MODELE PHYSIQUE. LA COMPARAISON DES SIMULATIONS AVEC DES MESURES EXPERIMENTALES MONTRE LA VALIDITE DU MODELE ET LA NECESSITE D'Y ADJOINDRE LES MECANISMES DE CONDUCTION PAR EFFET TUNNEL INTERBANDES, A LA SURFACE DU DRAIN. LE CHAPITRE 4 MONTRE QUE LE MODELE NUMERIQUE PEUT ETRE UTILISE POUR PREDIRE LE COMPORTEMENT DE NOUVELLES STRUCTURES
Author: YOURI.. HELEN
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Languages : fr
Pages : 135
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CE TRAVAIL DE THESE EST CONSACRE A LA FABRICATION DE TRANSISTORS EN COUCHES MINCES DE SILICIUM CRISTALLISE PAR LASER. L'OBJECTIF EST DE DEFINIR LES PARAMETRES DE CRISTALLISATION CONDUISANT AUX TRANSISTORS LES PLUS PERFORMANTS EN TERME DE MOBILITE, DE TENSION DE SEUIL ET DE PENTE SOUS LE SEUIL. LA PREMIERE PHASE DU TRAVAIL CONCERNE L'ETUDE DE LA CRISTALLISATION DE LA COUCHE DE SILICIUM PAR UN LASER EXCIMERE DE GRANDE SURFACE DEVELOPPE PAR LA SOCIETE SOPRA. CETTE PREMIERE ETUDE A MIS EN EVIDENCE QUE DANS LE CAS D'UNE CRISTALLISATION EFFECTUEE DANS L'AIR, UNE ENERGIE DE 600 MJ/CM 2 ASSOCIEE A 10 IMPACTS CONDUISAIT AUX TRANSISTORS LES PLUS PERFORMANTS. UNE ETUDE STRUCTURELLE DE LA COUCHE EN FONCTION DE L'ENERGIE AINSI QU'UNE SIMULATION DE LA FUSION DE LA COUCHE DE SILICIUM SOUMISE A UN IMPACT ONT CONFIRME CETTE ENERGIE DE CRISTALLISATION OPTIMALE. BIEN QUE PRESENTANT DES PERFORMANCES STATIQUES INTERESSANTES ( F E = 140 CM 2/V.S), CES STRUCTURES SOUFFRENT D'UN MANQUE DE STABILITE LORSQU'ELLES SONT SOUMISES A UN STRESS ELECTRIQUE. CE PROBLEME DE STABILITE EST PROBABLEMENT LIE A LA PRECIPITATION D'IMPURETES DANS LA COUCHE DE SILICIUM LORS DE L'IMPACT LASER. UNE ETUDE DE LA CRISTALLISATION SOUS ATMOSPHERE NEUTRE A PAR CONSEQUENT ETE MENEE. L'EVOLUTION DE LA MORPHOLOGIE DES COUCHES A SITUE L'ENERGIE DE CRISTALLISATION OPTIMALE A 630 MJ/CM 2. CE RESULTAT EST CONFIRME PAR LES PERFORMANCES OPTIMALES DES TRANSISTORS A CETTE ENERGIE ( F E = 180 CM 2/V.S). OUTRE CES PERFORMANCES ELECTRIQUES TRES SATISFAISANTES, CES TRANSISTORS S'AVERENT PLUS STABLES QUE CEUX FABRIQUES A PARTIR D'UNE COUCHE CRISTALLISEE DANS L'AIR. LA SECONDE PARTIE DE CETTE THESE ABORDE LA CRISTALLISATION DES COUCHES DE SILICIUM PAR UN LASER SOLIDE (ND : YVO 4). LA STRUCTURE ANISOTROPIQUE DES GRAINS ISSUS DE CETTE CRISTALLISATION, INDUIT DES PERFORMANCES DIFFERENTES DES TRANSISTORS SELON LEUR ORIENTATION PAR RAPPORT AU BALAYAGE DU LASER. LES TRANSISTORS PARALLELES PRESENTENT UNE MOBILITE MOYENNE DE 350 CM 2/V.S ALORS QUE LES TRANSISTORS PERPENDICULAIRES ONT UNE MOBILITE PLUS FAIBLE (220 CM 2/V.S). EN OUTRE, NOUS AVONS MONTRE QUE REDUIRE LA TAILLE DES COMPOSANTS PERMETTAIT D'AUGMENTER LA MOBILITE D'EFFET DE CHAMP ( F E = 470 CM 2/V.S).
