Etude des propriétés des transistors en couches minces à base de silicium microcristallin pour des applications d'écran plats à matrice active PDF Download
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Author: Maher Oudwan
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Languages : fr
Pages : 122
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Book Description
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: 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: ALAIN.. ROLLAND
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Languages : fr
Pages : 16
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DANS CE MEMOIRE, NOUS PRESENTONS UN MODELE ANALYTIQUE SIMPLE DU FONCTIONNEMENT STATIQUE ET DYNAMIQUE DU TRANSISTOR EN COUCHES MINCES A BASE DE SILICIUM AMORPHE HYDROGENE. NOUS MONTRONS QU'IL EST INDISPENSABLE DE PRENDRE EN COMPTE LA CONTRIBUTION DES ETATS PROFONDS (LIAISONS PENDANTES) POUR ETABLIR LES RELATIONS COURANT TENSION, EN PARTICULIER DANS LE REGIME DE FAIBLE ACCUMULATION. LES EFFETS LIES A LA REDUCTION DE L'EPAISSEUR DE LA COUCHE DE SILICIUM AMORPHE ET A LA QUALITE DE L'INTERFACE SUBSTRAT-SEMICONDUCTEUR SONT ANALYSES AU PLAN EXPERIMENTAL A PARTIR DE MESURES EFFECTUEES SUR DES STRUCTURES MIS ET SUR DES TFT POUR DIFFERENTES EPAISSEURS DE LA COUCHE SEMICONDUCTRICE AINSI QU'AU PLAN THEORIQUE A PARTIR D'UNE APPROCHE NUMERIQUE. ENFIN UNE DERNIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A UN EXEMPLE D'UTILISATION DU MODELE PROPOSE POUR LE TFT DANS LE CADRE DE L'ADRESSAGE D'ECRANS PLATS A CRISTAUX LIQUIDES A MATRICE ACTIVE DE TRANSISTORS
Author: Thi Thu Thuy Nguyen
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Languages : fr
Pages : 0
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Ce travail de thèse a pour sujet l'étude de transistors en couches minces (TFTs) à base d'Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO). Nous nous sommes intéressés au procédé de réalisation des TFTs, et à la caractérisation des couches d'IGZO afin d'obtenir les caractéristiques au plus près de l'état de l'art. Nous avons également étudié le processus de passivation, paramètre identifié comme critique pour stabiliser les TFT et atteindre de bonnes performances.Dans un premier temps, nous avons mis au point les conditions du dépôt de la couche active, et de la réalisation des TFTs. Les analyses morphologiques et structurales ont montré l'absence de cristallites de couche, ainsi qu'une surface peu rugueuse. La densité des porteurs de charge de la couche IGZO diminue lorsque le débit d'oxygène, variable durant son dépôt, augmente. La couche active déposée à 200°C et à 4 sccm d'oxygène présente une densité de porteurs de charge de l'ordre de 1E17 cm-3, valeur adaptée au fonctionnement des TFTs.Dans un second temps, nous avons évalué l'influence d'un recuit sur les caractéristiques des TFTs. Nous avons mis en évidence que le recuit sous oxygène conduit à des TFTs opérationnels, tandis que celui sous azote ou en absence de recuit induisent une suppression de l'effet de champ. Nos études ont également montré qu'une température de recuit de 300°C est favorable aux performances des transistors. Les premiers TFTs présentent des mobilités entre 5 et 15 cm2/Vs, des rapports ION/IOFF de l'ordre de 1E7, et des pentes sous le seuil d'environ 0.3 V/décade. Les tensions de seuil (VT), quant à elles, demeurent faibles donc restent à améliorer.Pour finir, nous avons étudié l'impact d'une couche de passivation sur les TFTs, en raison de la dégradation des caractéristiques de ces derniers dans l'atmosphère ambiante. Les couches de SiO2 (déposée par PECVD) et d'Al2O3 (déposée par ALD) ont été étudiées. Nous avons mis en évidence que ces passivations peuvent dégrader les TFTs au lieu de les protéger. VT tend à se décaler dans le sens négatif lorsque l'on augmente l'épaisseur de la couche d'Al2O3 ou le débit de Silane durant le dépôt du SiO2. Une des raisons principales de ce phénomène est la présence de l'hydrogène généré lors de la passivation. Nous avons évalué les solutions pour éviter la dégradation lors du dépôt et assurer une bonne protection du TFT.
Author: FRANCIS.. PETINOT
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Languages : fr
Pages : 235
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CE TRAVAIL CONTRIBUE A LA COMPREHENSION DU FONCTIONNEMENT DES TRANSISTORS EN COUCHES MINCES (TFT) EN SILICIUM POLYCRISTALLIN EN VUE DE LEUR INTEGRATION DANS UNE MATRICE ACTIVE D'ECRAN LCD. DEUX POINTS SONT PARTICULIEREMENT ETUDIES : L'HYDROGENATION DES TFTS ET LES MECANISMES DE DEGRADATION DE CE COMPOSANT. APRES AVOIR EXPOSE LE CONTEXTE INDUSTRIEL DE L'ETUDE, LA TECHNOLOGIE DE FABRICATION ET LA CARACTERISATION ELECTRIQUE DU TFT EN SILICIUM POLYCRISTALLIN SONT PRESENTEES. L'INFLUENCE DE LA DENSITE D'ETATS DE VOLUME DANS LA COUCHE ACTIVE POLYCRISTALLINE SUR LES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DU TRANSISTOR Y EST ETUDIEE. ON DEVELOPPE ENSUITE L'ETAPE DE POST-HYDROGENATION DU TRANSISTOR POLYCRISTALLIN. APRES UNE OPTIMISATION DE CETTE ETAPE PAR PLASMA (RADIOFREQUENCE OU MICROONDE) ET DES RAPPELS SUR L'INTERACTION DE L'HYDROGENE AVEC LES DEFAUTS DANS LE SILICIUM, LE MECANISME DE DIFFUSION DE L'HYDROGENE DANS LA STRUCTURE DU TRANSISTOR POLYCRISTALLIN EST DEVELOPPE EN CORRELANT DES ANALYSES SIMS ET DES CARACTERISATIONS ELECTRIQUES SUR DES TRANSISTORS DE GEOMETRIES ET DE NATURES DIFFERENTES. L'ETUDE DE LA STABILITE ELECTRIQUE DES TFTS EN SILICIUM POLYCRISTALLIN EN REGIME SATURE, EST INTRODUITE PAR UNE ANALOGIE COMPORTEMENTALE AVEC LE TRANSISTOR MONOCRISTALLIN. APRES AVOIR PRESENTE DEUX MODELES RELATIFS A LA DEGRADATION DANS LE TRANSISTOR MONOCRISTALLIN ET A L'EFFET KINK DANS LES STRUCTURES MOS SUR ISOLANT, L'INFLUENCE DE DIFFERENTS PARAMETRES DU TRANSISTOR (HYDROGENATION, LONGUEUR DE GRILLE, TYPE DU TRANSISTOR, PRESENCE DE LDD ET CRISTALLINITE DE LA COUCHE ACTIVE) SUR SA STABILITE ELECTRIQUE Y EST DEVELOPPEE. LES CONDITIONS DE POLARISATION DES TFTS POUR OBTENIR UN FONCTIONNEMENT STABLE SONT PRESENTEES POUR LES DIFFERENTS TYPES DE TFT.
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: Amar Saboundji
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Languages : fr
Pages : 129
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Book Description
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: Meriem Zaghdoudi
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Languages : fr
Pages : 107
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Book Description
Ce travail de thèse est consacré à la fabrication de transistors en couches minces (TCM) de silicium polycristallin (Si-poly), déposé amorphe par LPCVD à 550° C et cristallisé en phase solide à 600° C sous la couche active qui est traditionnellement du Si-poly non-dopé. La première partie est réservée à l'étude des propriétés physiques, optiques et électriques du Si-poly très faiblement dopé en phosphore ou en bore, in-situ pendant le dépôt. L'ensemble des caractérisations physiques (Microscope Eléctronique à Balayage), optiques (transmission optique, photodéflexion thermique (PDS), photluminescence à très basse température) et électriques (conductivité, effet Hall) montrent une amélioration des propriétés du matériau avec le dopage jusqu'à un optimum au delà duquel les propriétés se détériorent de nouveau. La deuxième partie traite de la réalisation de TCMs à couche active faiblement dopée et à canal N et P. Les transistors de type N dont le rapport W/L = 80μm/40m présentent une mobilité d'effet de champ de 160 cm2/V.s et une tension de seuil 1,2 V pour une épaisseur d'oxyde de grille de 70 nm. Une dispersion de moins de 6% sur la valeur de la mobilité est obtenue sur une surface de 5 cm x 5 cm. Ces valeurs présentent une grande stabilité sous l'effet de l'application d'un stress de tension de grille positif ou négatif.
Author: FRANCOIS.. ROY
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Languages : fr
Pages : 193
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Book Description
ANALYSE DE L'EVOLUTION EN FONCTIONNEMENT DES TRANSISTORS COUCHES MINCES A BASE DE SILICIUM AMORPHE HYDROGENE. CETTE ETUDE, BASEE SUR L'EVOLUTION DU COMPORTEMENT ELECTRIQUE, A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE: LA CREATION DE LIAISONS BRISEES DANS LA ZONE ACTIVE DU TRANSISTOR ET CORRESPONDANT A LA DISTRIBUTION DES NIVEAUX LOCALISES T3 DANS LA BANDE INTERDITE DU A-SI:H; L'AUGMENTATION DES ETATS DE SURFACE A L'INTERFACE SIO2/A-SI:H; L'AUGMENTATION DE LA TEMPERATURE CARACTERISTIQUE DE LA DISTRIBUTION EXPONENTIELLE D'ETATS DE QUEUE DE BANDE. LE CHOIX DE LA PROCEDURE EXPERIMENTALE A PERMIS DE MONTRER QUE LE PROCESSUS: EST NON ACTIVE THERMIQUEMENT, INDUIT PAR LES PORTEURS LIBRES ACCUMULES DANS LE CANAL SOUS EFFET DE CHAMP ET QUE LA CINETIQUE DE CE MECANISME SUIT UNE LOI EN "TEMPS **(1/3"). PAR AILLEURS, L'ETUDE D'UN TRANSISTOR AMBIPOLAIRE MONTRE QUE LA DEGRADATION SOUS CONTRAINTE ELECTRIQUE EST UNE COMPOSANTE DE L'EFFET STAEBLER-WRONSKI. L'ACCUMULATION D'ELECTRONS LIBRES OU DE TROUS LIBRES CONDUIT, INDEPENDAMENT, A L'AUGMENTATION DES LIAISONS BRISEES
Author: Khaled Amir Belarbi
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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: Mamadou Lamine Samb
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Languages : fr
Pages : 116
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Book Description
Cette thèse porte sur la modélisation de TFTs à base de silicium microcristallin fabriqués à basse température. L'enjeu est de produire un modèle de TFT valide qui nous permettra d'apporter des explications sur les phénomènes observés expérimentalement et qui pourrait servir de base à un modèle compact. Tout d'abord, une étude expérimentale, dans laquelle il est montré l'effet bénéfique de l'utilisation de fines couches actives pour les TFTs, a été effectuée. En effet, plus la couche active des TFTs est fine, plus les TFTs sont stables, et meilleures sont leurs caractéristiques électriques. La croissance colonnaire de la structure du silicium microcristallin et le mauvais état de surface pour les grandes épaisseurs de couche active jouent un rôle important sur la détérioration de la qualité des TFTs. Par la suite, une simulation (sous SILVACO) du comportement des TFTs ayant des couches actives de différentes épaisseurs a été effectuée, pour essayer d'apporter des explications d'ordre électrostatique. Les mêmes effets observés sont surtout causés par une augmentation du champ électrique latéral lorsque l'épaisseur de la couche active diminue pour un matériau défectueux, favorisant ainsi la formation rapide du canal. La mauvaise qualité des interfaces avant et arrière a aussi une forte influence sur la détérioration des caractéristiques électriques de TFTs. Cette influence est réduite en utilisant une très fine couche active.
