多結晶シリコン薄膜トランジスタの特性分布シミュレーション

篠原 俊朗  垂井 康夫  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J75-C2   No.10   pp.538-545
発行日: 1992/10/25
Online ISSN: 
DOI: 
Print ISSN: 0915-1907
論文種別: 論文
専門分野: 半導体材料・デバイス
キーワード: 
多結晶シリコン,  薄膜トランジスタ,  シミュレーション,  特性ばらつき,  粒径分布,  

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あらまし: 
多結晶シリコン薄膜トランジスタのチャネル内結晶粒径の分布および各結晶粒界におけるポテンシャル分布のモデリングを行うことにより薄膜トランジスタの素子特性およびその特性分布をシミュレーションする手法を開発した.本手法では,実測または仮定した結晶粒径分布をテーブルとしてもち,計算機上の擬似乱数処理によりテーブルからランダムに粒径を求めてチャネル内の結晶粒径分布を設定することによりチャネル内の結晶粒界の個数と位置を決定し,その後,各結晶粒界についてゲート・ドレーン電界による粒界ポテンシャル障壁の変調を考慮して熱電子放出電流を計算し,電流連続性に矛盾が出ないように解析的に電流電圧特性を求めている.この手法をシリコン固相成長法により形成した大粒径多結晶シリコン薄膜トランジスタに適用した結果,界面準位密度,粒界トラップ密度の二つのパラメータをフィッティングするだけで,その静特性およびばらつき度合をよくシミュレーションできることを明らかにした.この手法を用いることにより所望の電気特性分布を得るために必要な粒径分布を求めることが可能となり,プロセス開発に対する指針を得ることができる.