q í@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , z Á ºî ß 534-729

(1)

R

X N Ëù m Ç ÷ m ÇP É b Ø MIS > 0@ 0S ' [; c" e T ² 7 _ ; c 8 ý X ¢ ÷ s Ú mX N ËV R Ë

T ) o Ú · 0 ² ? ~ x ^∗

3 l

q í@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , z Á ºî ß 534-729

4 , Û o

3 l

q í@ / < Æ § l / B N < Æõ , z Á ºî ß 534-729 (2003¸ 4 Z 4 21{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

A-SiN

x

: H-a-Si: H MIS-C(Metal-insulator-semiconductor) \ @ /ô Ç s Û ¼ Û ¼à ÔY UÛ ¼(BS)_ ´ ò õ

\ ¦ ¸ % i . BS\ _ K a-SiN

x

: H-a-Si: H MIS-C_ C-V / B G É r · ú » ¡ ¤` ¦ ¨ î ' s 1 l x

< Ê É r / B G _ l Ö ¦ l ¨ î ¨ î K . s & ³ © [ þ t É r MIS-C_ a-SiN

x

: H 8 £ x \ " f x 9 f . Ë_ í S \ Õ

ªo ¦ a-Si: H/a-SiN

x

: H > \ " f © I _ Ò q t$ í õ ' aº t # Q [ O " î % i . ¢ ¸ô Ç a-SiN

x

: H-a-Si: H MIS-C \ F G$ í s § ÷ & H s Û ¼\ ¦ ì ø Í4 ¤ # ¦ C-V / B G _ o\ ¦ ¸ % i . s ÐÂ Ò'

f . Ë_ í S \ É r í S \ ` ¦ Ä » ¸Ù þ ¡~ BSü < ì ø Í@ / F G$ í _ BS\ _ K í S \ s Û ¦ o H % i & h oe

`

¦ Ð% i . ì ø Í > © I H F G$ í \ © ' a\ O s BS\ _ K © I Ò q t$ í É r ÷ & èY > É r _ \ O H q

% i

& h oe ` ¦ µ 1 ß+ À I . Ö ¦ Q a-SiN

^x

: H-a-Si: H MIS-C \ " f H +BS \ _ ô Ç o −BS\ _ ô Ç

o Ð ß ¼> µ 1 ÏÒ q t < Ê` ¦ Ð% i .

PACS numbers: 73, 70, 80. 85

Keywords: q & ñ | 9 z ´o B H, MIS H J r ' , Ô ¦î ß & ñ $ í , C–V

I. " e Â ] Ø

MIS(metal-insulator-semiconductor) H J r ' (MIS- C) H ì ø Í ¸^ 6 £ x6 x \ e # Q © × æ כ ¹ô Ç l : r n s Û ¼ s

. & ñ z ´o B H_ â Ä º ] X } Ü ¼ Ð SiO 2 \ ¦ Å Ò Ð 6

x l M :ë H \ MIS-C @ / MOS-C Â Ò É r . s © & h Si-SiO ₂ MOS-C_ 1 l x É r s : r& h > í ß \ _ K ¸ ú & ñ w n

÷

&# Q e [1,2]. Õ ª Q z ´] j Ð ] j ) a Si-SiO ₂ MOS-C _ 1 l x É r s © & h כ Ü ¼ ÐÂ Ò' # Á # Qè ß . Õ ª כ É r s

© & h MOS-C\ H > r F t · ú §Ü ¼ z ´F _ MOS-C\

H > r F H [ þ t M :ë H s [3]. s [ þ t_ ' Í P : H Si-SiO 2 â > \ " f SiO ² A á ¤ 25 ˚ A î ß \ > r F H ¦& ñ

X < s כ É r Si " é ¶ [ þ tç ß _ ½ + Ë\ Ò q t| < Ês . Ñ ü t P

: H SiO 2 8 £ x ? /Â Ò\ > r F H s 1 l x$ í X < s [ þ t É r Na ⁺ , Li ⁺ , K ⁺ כ Ü ¼ Ð · ú 9& . ! Ó P : H SiO 2 8 £ x ? /Â Ò

Ð [ þ t # Qü < í S \ ) a < Ê É r f . Ë s . Å P : H Si/SiO 2 >

© I s . s Qô Ç [ þ t s > r F H Si-SiO 2 MOS-C _

C-V / B G É r s © & h כ \ q K / B G [ þ t s · ú » ¡ ¤` ¦

¨ î ' s 1 l x < Ê É r Z þ t # Qt H o\ ¦ Ð .

∗

E-mail: [email protected]

ô

Ç¼ # MOS-C_ > s à Ô F G \ y © ô Ç s Û ¼(bias- stress : BS)\ ¦ ¦ MOS-C\ ¦ 1 l x r v 0 A\ " f

/ å Lô Ç q s © & h [ þ t_ x 9 ¸ 7 £ x < Ê É r Õ ª 0 Au o ) a [4,5]. ½ ¨^ & h Ü ¼ Ð, 100 ^◦ C s © _ : r ¸

\

" f Si-SiO 2 MOS-C \ BS\ ¦ ¦& ñ _ x 9 ¸

7 £

x ô Ç . ¢ ¸ô Ç 500 ^◦ C s © \ " f Na ⁺ 1 p x_ s 1 l x$ í

H SiO 2 ? /\ " f s 1 l x` ¦ r ô Ç . 100 ^◦ C s _ : r ¸\

"

f MOS-C\ BS\ ¦ f . Ë_ í S \ s µ 1 ÏÒ q t ¦

¢

¸ô Ç Si/SiO ₂ > \ ´ ú § É r © I [ þ t s Æ Ò Ð Ò q t$ í ) a .

" f Si-SiO ² MOS-C \ BS\ ¦ MOS-C_ C-V / B G

É r · ú » ¡ ¤` ¦ Æ Ò Ð ¨ î ' s 1 l x < Ê É r Z þ t # Q t

H o\ ¦ Ð . Si-SiO 2 MOS-C \ " f BS\ l ô Ç s

ü < ° ú É r Ô ¦î ß & ñ $ í É r ´ ú § É r | Ã Ð[ þ t \ _ K ½ ¨÷ &% 3 ¦,

Ö ¦ Q s Qô Ç Ô ¦î ß & ñ $ í ` ¦ F G4 ¤ H ~ ½ ÓZ O [ þ t s > hµ 1 Ï÷ &% 3

[4,5].

q

& ñ | 9 z ´o B H(a-Si: H) É r ½ × ¼ Ì ss 1.6 ∼ 1.8 eV Ð" f

& ñ z ´o B H Ð ¸ ß ¼ . & ³F a-Si: H É r TFT-LCD 1 p x y

7 á x è x 9 © u \ F g# 3 0 A > 6 x ÷ & ¦ e . 7 £ ¤ q

& ñ | 9 ì ø Í ¸^ ì r \ " f a-Si: H-a-SiN x : H MIS-C H

&

ñ ì ø Í ¸^ ì r \ " f Si-SiO ² MOS-C { { © Ù þ ¡~ l 0 p x õ

%

i ½ + É` ¦ Ã º' ¦ e . ô Ç¼ # a-Si: H-a-SiN _x : H MIS-C_

-339-

(2)

Õ

ªa Ë > 1. : r ½ ¨\ " f 6 xô Ç a-SiN _x : H-a-Si: H MIS-C _

¨ î ¸(a)ü < é ß ¸(b). L = 5 mms ¦ δ L = 0.75 mm s .

â

Ä º Õ ª ½ ¨_ % i Â ú ª f , כ BS\ l ô Ç Ô ¦î ß

&

ñ $ í \ @ /K ´ ú § É r ½ ¨ s À Ò# Qt t · ú § ¤ . " f Si- SiO 2 MOS-C \ @ /K s À Ò# Q& ~ ª ô Ç ½ ¨[ þ t` ¦ a-Si:

H-a-SiN _x : H MIS-C \ @ /K " f ¸ Ã º' ½ + É 9 כ ¹ e . : r

½ ¨\ " f H a-Si: H-a-SiN x : H MIS-C_ BS\ _ ô Ç Ô ¦î ß

&

ñ $ í < Ê É r y û Z: £ ¤$ í ` ¦ ¸ ¦ Si-SiO ² MOS-C_ Õ ª כ õ

q § ¦ ô Ç . y û Z: £ ¤$ í _ 8 £ ¤& ñ É r a-Si: H-a-SiN x : H MIS-C_ C-V / B G ` ¦ : x K s À Ò# Q& .

II. ÷ m Ç ] M ö

1. A-Si: H-a-SiN x : H MIS-C S z » < gX c l Õ

ªa Ë > 1 É r : r ½ ¨\ " f 6 xô Ç a-Si: H-a-SiN _x : H MIS- C_ & ñ ¸ü < é ß ¸s . Ä »o l ó ø Í 0 A_ F G É r Cr` ¦ Û

¼( ' a A # + þ A$ í Ù þ ¡ . A-SiN ^x : H, a-Si: H Õ ªo ¦ n ⁺ a-Si: H 8 £ x[ þ t É r o < Æ l © 7 £ x Ã ÌZ O \ _ K + þ A$ í % i . A- SiN _x : H 8 £ x_ ¿ ºa H 300 ∼ 400 nm, a-Si: H 8 £ x_ ¿ ºa

H 300 ∼ 500 nm Õ ªo ¦ n ⁺ a-Si: H 8 £ x_ ¿ ºa H 40 ∼ 60 nm s . MIS-C_ Ä »´ ò & h ` ¦ & ñ H F K5 Å q & h F G

É r Mo\ ¦ Û ¼( ' a A # + þ A$ í Ù þ ¡ . r « Ñ H Cr F G s > s

à Ô ÷ & H % i ~ ½ Ó ¾ Ó MIS(a-Si: H/a-SiN _x : H/Cr) ½ ¨ ¸s

. Mo & h F G A \ n ⁺ a-Si: H/a-Si: H 8 £ x s & h F

G õ 1 l x{ 9 ô Ç ß ¼l Ð z e ¦ Õ ª A \ a-SiN ^x : H $ 3

`

¦ z l ¦ Qt Â Òì r` ¦ d y # Cr F G` ¦ ¸Ø ¦ r (

. % i ~ ½ Ó ¾ Ó MIS ½ ¨ ¸\ " f n ⁺ a-Si: H/a-Si: H 8 £ x É r & h F

G õ 1 l x{ 9 ô Ç & h Ü ¼ Ð d y K ô Ç . ë ß a-Si: H 8 £ x_

& h s Mo & h F G_ & h Ð ß ¼> z e Ü ¼ r « Ñ _ Ä »´ ò & h s Mo & h F G_ & h Ð 8 & t > ) a .

2. A-Si: H-a-SiN _x : H MIS-C C-V ¤ Ò Å8 ý ¤X N Ë q

& ñ | 9 ì ø Í ¸^ â Ä º H & ñ | 9 ì ø Í ¸^ \ q K î rì ø Í

[ þ t_ s 1 l x ¸ l M :ë H \ H J r Û ¼ 8 £ ¤& ñ r & ñ

| 9

ì ø Í ¸^ \ q K ± ú É r Å Ò Ã º_ Ã Ð ñ\ ¦ 6 x K ô

Ç [6]. " f q & ñ | 9 ì ø Í ¸^ _ â Ä º Ð: x 1 Hz ∼ 10 kHz & ñ ¸_ Å Ò Ã º ñ\ ¦ Ø ¦§ 4 r ~ ´ Ã º e ¦ ¢ ¸ { 9

) a ñ_ 0 A © Z > s 0 p xô Ç Lock-In 7 £ x; ¤ l (LIA)\ ¦

6 x # H J r Û ¼\ ¦ 8 £ ¤& ñ ô Ç . LIA\ " f Ø ¦§ 4 ) a p è

; ¤_ & ñ & ³ H + þ AÜ ¼ Ð 7 £ x H DC · ú õ ½ + ËK 4 R 8

£

¤& ñ ñ\ ¦ ½ ¨$ í ô Ç 6 £ § MIS-C_ > s à Ô F G \ ) a

. 8 £ ¤& ñ ñ\ _ K MIS-C ? /Â Ò\ + þ A$ í ) a 0 A À Ó H MIS-C_ Mo F G` ¦ : x K Ø ¦§ 4 ÷ &# Q { 9 7 £ x; ¤ l \

)

a . { 9 7 £ x; ¤ l \ " f Ø ¦§ 4 ) a À Ó H · ú ñ Ð 7

#

Q LIA\ { 9 § 4 ) a . LIA\ " f H 8 £ ¤& ñ ñü < É r Å Ò Ã º

\

¦ ñ H é ß ¦ 1 l x{ 9 ô Ç Å Ò Ã º\ ¦ ñë ß

`

¦ 7 £ x; ¤ô Ç . ¢ ¸ô Ç LIA\ " f H { 9 § 4 ) a ñ\ ¦ 0 A © \

ì r o # Ø ¦§ 4 ô Ç . Ø ¦§ 4 ) a ñ × æ 8 £ ¤& ñ ñü < 1 l x 0 A

© $ í ì r É r r « Ñ_ B H ü Û ¼\ q Y V H ª s ¦ 8 £ ¤& ñ

ñü < 90 ^◦ _ 0 A © \ ¦ $ í ì r É r r « Ñ_ H J r Û ¼

\

q Y V H ª s .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

1. A-SiN _x : H-a-Si: H MIS-C8 ý C-V ¤ Ò Å Õ

ªa Ë > 2(a) H a-SiN x : H-a-Si: H MIS-C \ % i ~ ½ Ó ¾ Ó s

Û ¼ 9 ß ¼l x e _ 9 8 £ x s + þ A$ í ) a © S !

`

¦ Õ ª 2 ; \ -t ½ × ¼ Õ ªa Ë >s . > s à Ô\ ) a 8 £ ¤& ñ

ñ δV \ _ K x = x ^e \ " f δq Ä » ¸÷ & ¦ " f

−δq/δV _ H J r Û ¼ µ 1 ÏÒ q tô Ç . ô Ç¼ # a-SiN _x : H õ a- Si: H_ Ä » Ö ¦` ¦ y y _I , _s a-SiN _x : H8 £ x_ H J

r Û ¼ H I / I , a-Si: H8 £ x_ H J r Û ¼ H s /x e s ¦ z

´] j 8 £ ¤& ñ ÷ & H H J r Û ¼ H s ¿ º> h f § > = Ð ) a

°

ú כs . Õ ªa Ë > 2(a)\ " f E F H ` Ø Ôp \ -t \ ¦ ³ ðr ¦ E m É r ¸@ /(E ^C ) ü < @ /(E ^V )_ ô Ç × æç ß ` ¦ ³ ðr ô Ç .

E e H ô Ç 8 £ ¤& ñ Å Ò Ã º(ω)ü < 8 £ ¤& ñ : r ¸(T )\ " f H J r Û ¼ 8

£

¤& ñ \ ì ø Í6 £ x H þ j@ /\ -t U ·s \ ¦ ³ ðr 9 6 £ § d Ü ¼

Ð Å Ò# Q [6].

E e = kT ln(ω 0 /ω) (1)

(3)

Õ

ªa Ë > 2. (a) A-SiN x : H-a-Si: H MIS-C \ % i ~ ½ Ó ¾ Ó

s Û ¼ 9 ß ¼l x e _ 9 8 £ x s + þ A$ í ) a

© S ! ` ¦ Õ ª 2 ; \ -t ½ × ¼ Õ ªa Ë >. Õ ªa Ë >\ " f d I H a- SiN _x : H 8 £ x_ ¿ ºa s ¦ d s H a-Si: H 8 £ x_ ¿ ºa s .

E _F H ` Ø Ôp \ -t \ ¦ ³ ðr ¦, E _m É r ¸@ / (E _C ) ü < @ / (E V )_ × æç ß ` ¦ ³ ðr ô Ç . E _e H ô Ç 8

£

¤& ñ Å Ò Ã º(ω = 2πf)ü < 8 £ ¤& ñ : r ¸(T )\ " f H J r Û ¼ 8

£

¤& ñ \ ì ø Í6 £ x H þ j@ /\ -t U ·s \ ¦ ³ ðr ô Ç . (b) a- Si: H_ © I x 9 ¸ < ÊÃ º g(E), H J r Û ¼ 8 £ ¤& ñ r x = x e \ Ä » ¸ ) a x 9 ¸(ρ e ) H E e ü < E _F s \ ì r í ) a

© I x 9 ¸ g(E)\ ¦ & h ì rô Ç ° ú כ(c ± F K 2 ; Â Òì r) s .

#

l " f k H ^ ¦ Þ Ôë ß © Ã ºs ¦ ω ⁰ H \ P ~ ½ ÓØ ¦ 1 l x Ã º

Ð" f 10 ¹² ∼ 10 ¹³ s ⁻¹ _ ° ú כ` ¦ ° ú H . z ´] j H J r Û ¼ 8

£

¤& ñ r x < x e \ 0 Au ô Ç < Ê[ þ t É r q 0 > © I Ð e # Q H

J r Û ¼\ l # \ ¦ t 3 l wô Ç . ¢ ¸ x > x ^e \ 0 Au ô Ç

< Ê[ þ t É r s / B M \ " f p è §À Ó ñ\ É r \ -t ½ × ¼_

¸ \ O Ü ¼Ù ¼ Ð H J r Û ¼\ l # \ ¦ t 3 l wô Ç .

²

D G x = x e H~ ½ Ó\ " fë ß p è §À Ó ñ\ É r \ -t ½ × ¼ _

¸ µ 1 ÏÒ q t ¦ s ¸\ F K t @ /? /_ ² D G F © I

[ þ t s Ð G 0 >t q 0 >t > ÷ &# Q s / B M \ x 9

¸ Ä » ¸ ) a . x = x ^e \ Ä » ¸ ) a x 9 ¸(ρ ^e ) H Õ ªa Ë >

2(b) \ ³ ðr ) a כ õ ° ú s E e ü < E _F s \ ì r í ) a © I x 9

¸ g(E)\ ¦ & h ì rô Ç ° ú כs .

Õ

ªa Ë > 3 É r a-SiN x : H-a-Si: H MIS-C\ ¦ 150 ^◦ C \ " f 1r ç

ß 1 l xî ß \ P % o ô Ç Ê ê : r ¸\ ¦ 30 ^◦ C Ð ± ú ð r 6 £ §, 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz Õ ªo ¦ 10 kHz_ Å Ò Ã º\ " f y y 8 £ ¤& ñ ô Ç C-V / B G s . Õ ªa Ë > 3\ " f / B G [ þ t É r W 1 ½ ¨ç ß Ü ¼ Ð ½ ¨ì r

÷

&# Q e . Si-SiO 2 MOS-C_ C-V / B G ` ¦ K $ 3 H ³ ð ï

r s : r \ Ø Ô % ò % i I É r y © ô Ç 9 © I , % ò % i II H

9 © I , % ò % i III É r » ¡ ¤' © I , % ò % i IV H y © ô Ç

» ¡ ¤' © I ½ ¨ç ß s [3]. % ò % i IIü < % ò % i III_ â >

¨ î

ò ø Í ½ × ¼ © I s ¦ s M :_ · ú õ H J r Û ¼ ¨ î ò ø Í

· ú

(V _{f b} ) x 9 ¨ î ò ø Í H J r Û ¼(C f b ) s . Õ ªa Ë > 3_ C-V / B G

\ " f 8 £ ¤& ñ Å Ò Ã º\ / B G [ þ t ç ß \ s \ ¦ Ðs H Â

Òì r É r 9 © I ½ ¨ç ß % ò % i IIs . 10 kHz\ " f 8 £ ¤

&

ñ ô Ç / B G É r < Ê © I _ \ O H Si` ¦ 6 xô Ç Si-SiO ₂ MOS-C_ C-V / B G õ ° ú É r ¸_ þ v s [3]. Å Ò Ã º

f \ C-V / B G É r 10 kHz / B G \ " f # Á # Qè ß [ tØ ¦ Â

Òì r` ¦ ° ú l r ô Ç . s כ É r ´ ú § É r < Ê © I [ þ t` ¦ Si` ¦ 6 xô Ç Si-SiO 2 MOS-C_ C-V / B G _ : £ ¤f ç & h ¸ _

þ

v s [5]. 7 £ ¤ [ tØ ¦ Â Òì r É r F K t @ /\ ì r íô Ç < Ê © I [ þ t s

8 £ ¤& ñ \ l # ) a כ s . s [ þ t É r ì ø Í6 £ x þ j@ /\ -t U ·s E _e ü < ` Ø Ôp \ -t E F s \ 0 Au ô Ç < Ê[ þ t s . 30

◦ C Õ ªo ¦ 10 kHz\ " f E e H d (1)\ _ K ∼ 0.50 eVs

. A-Si: H\ " f E ^F H { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð 0.65 eV s © s .

" f 30 ^◦ C, 10 kHz \ " f E ^e H E F 0 A\ 0 Au ô Ç . 7 £ ¤ 10 kHz \ " f ½ × ¼ Ì s ? /\ U ·s 0 Au ô Ç < Ê © I H 8 £ ¤& ñ \ l

# t 3 l wô Ç . ô Ç¼ # Õ ªa Ë >_ 10 Hz / B G \ " f H < Ê © I

_ l # S X z ´y Ð . ô Ç¼ # 30 ^◦ C, 10 Hz \ " f E e H d

(1)Ü ¼ ÐÂ Ò' ∼ 0.68 eVs . 7 £ ¤ E e H E F A \ 0 A u

ô Ç . " f E ^e ü < E F s \ 0 Au ô Ç < Ê[ þ t s 8 £ ¤& ñ

\

ì ø Í6 £ xô Ç . : r& h Ü ¼ Ð 30 ^◦ C \ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç a-SiN x : H- a-Si: H MIS-C_ C-V / B G \ " f, 10 kHz / B G É r Si-SiO 2

MOS-C_ ¦ Å Ò Ã º C-V / B G _ : £ ¤f ç ` ¦ ¸ ú ì ø Í% ò ¦ e

¦ 10 Hz / B G É r Si-SiO 2 MOS-C_ $ Å Ò Ã º C-V / B G _

: £ ¤f ç ` ¦ ¸ ú ì ø Í% ò ¦ e ¦ ^ ¦ Ã º e .

Õ

ªa Ë > 3_ % ò % i III É r » ¡ ¤' © I ½ ¨ç ß s . s ½ ¨ç ß

\

" f E ^c − E F ç ß É r + s Û ¼\ _ K × ¦ # Q[ þ t # Q 10 kHz \ " f ¸ E ^e H E F A \ 0 Au ô Ç . Ö ¦ Q s Û ¼

7 £ x < Ê\ E F H ¸@ / ¡ óo © I \ ¦ _ þ t Q ` ¦ ç

ß . ¸@ / ¡ óo © I H ß ¼l t Ã º < ÊÃ º& h Ü ¼ Ð 7 £ x ô

Ç . 7 £ ¤ E e ü < E _F s \ " f © I x 9 ¸_ & h ì r É r E e _ 0 A u

\ H % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Ît · ú § ¦ E ^F _ 0 Au \ _ K & ñ ) a .

" f s ½ ¨ç ß \ " f C-V / B G [ þ t É r E e _ 0 Au \ ¦ & ñ

H 8 £ ¤& ñ Å Ò Ã º\ Á º ' a < Ês \ V8 £ ¤ ) a . s H Õ ªa Ë >_ C-V /

B

G [ þ t \ " f S X ½ + É Ã º e . ô Ç¼ # % ò % i IIü < % ò % i III_

â

> \ " f H / B G& h É r a-Si: H_ © I x 9 ¸½ ¨ ¸\ ¦ ì

ø Í% ò ô Ç כ Ü ¼ Ð ^ ¦ Ã º e . A-Si: H_ © I x 9 ¸ H ½ × ¼

Õ

ªa Ë > 3. % i ~ ½ Ó ¾ Ó MIS ½ ¨ ¸\ ¦ ° ú H a-SiN x : H-a-Si: H MIS- C_ 8 £ ¤& ñ Å Ò Ã º\ É r C-V : £ ¤$ í / B G . 8 £ ¤& ñ : r ¸ H 30 ^◦ C s ¦ 8 £ ¤& ñ ñ_ ; ¤ É r 30 mV s . : rë H \ " f_

7 H_ \ ¦ 0 AK / B G [ þ t É r W 1 % ò % i Ü ¼ Ð ½ ¨ì r ÷ &% 3 .

(4)

Õ

ªa Ë > 4. A-SiN _x : H-a-Si: H MIS-C \ " f PBS 8 ú x

r ç ß \ É r C-V / B G _ o. PBS · ú É r +50 V s

¦ 8 £ ¤& ñ : r ¸ H 30 ^◦ C s . C HF -V / B G [ þ t É r 10 kHz_ Å

Ò Ã º\ " f, C LF -V / B G [ þ t É r 10 Hz_ Å Ò Ã º\ " f y y 8

£

¤& ñ Ù þ ¡ .

Ì

s × æ © \ Ä ºÛ ¼+ þ A < Ê © I ì r í\ ¦ ° ú ¦ ¸@ / = å Q \

"

f ½ × ¼ Ì s × æ © ` ¦ ¾ ÓK t Ã º < ÊÃ º& h Ü ¼ Ð y è H ¡ óo

© I \ ¦ ° ú H . " f < Ê © I ü < ¡ óo © I ë ß H t

& h s © I x 9 ¸_ þ j è& h s ) a . @ /Â Òì r_ < Ê © I [

þ

t s ì ø Í6 £ x H $ Å Ò Ã º 8 £ ¤& ñ \ " f s Û ¼ % i ~ ½ Ó ¾ Ó

\

" f í H ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð 7 # Q 7 £ x K y \ E ^F H © I x 9

¸_ þ j è& h ` ¦ ¾ ÓK ¹ ¡ §f . s õ & ñ × æ \ · ú s 7 £ x

½ + Ét ¸ H J r Û ¼ H 7 £ x t · ú § { 9 r & h Ü ¼ Ð y

è H ½ ¨ç ß s > r F ô Ç . Õ ª Q s Û ¼ V ^{f b} \ ¦ Å

#

Q > 5 Å q 7 £ x s ] j E ^F H © I x 9 ¸_ þ j è& h ` ¦ t

¡ óo © I \ { 9 ô Ç . s / B M \ " f H J r Û ¼ H t Ã º

<

ÊÃ º& h Ü ¼ Ð 7 £ x H © I x 9 ¸\ / å L y 7 £ x l r

ô Ç [7].

2. A-SiN x : H-a-Si: H MIS-C8 ý BS; c 8 ý X ¢ ÷ s Ú m X N

ËV R Ë

r

« Ñ_ > s à Ô\ K t H · ú _ F G$ í \ MIS-C

\

H + s Û ¼ Û ¼à ÔY UÛ ¼(PBS) < Ê É r – s Û ¼ Û ¼à ÔY U Û

¼(NBS) K | 9 Ã º e . Õ ªa Ë > 4 H a-SiN x : H-a-Si: H

MIS-C_ C-V / B G \ @ /ô Ç PBS ´ òõ \ ¦ r ç ß _ < Ê Ã

º Ð Ð# ï r . Õ ªa Ë > 4_ 8 £ ¤& ñ \ " f : r ¸ü < s Û ¼

· ú

É r 30 ^◦ C ü < +50 V Ð ¦& ñ % i Ü ¼ , C ^HF -V / B G É r 10 kHz \ " f Õ ªo ¦ C LF -V/ B G É r 10 Hz \ " f 8 £ ¤& ñ % i .

Õ

ªa Ë >\ " f PBS r ç ß \ C ^HF -V / B G õ C LF -V /

B

G É r ¸¿ º +~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s 1 l x K ç ß . ½ ¨^ & h Ü ¼ Ð C ^HF - V / B G É r / B G _ ^ l Ö ¦ l ¸F Km t 9 +~ ½ Ó ¾ Ó Ü

¼ Ð ¨ î ' s 1 l x K ç ß . ì ø Í C _LF -V / B G _ â Ä º % ò % i III É r C HF -V / B G \ " fü < q 5 p wô Ç o\ ¦ Ðs % ò % i II

H C HF -V / B G õ É r ª © ` ¦ Ð . 7 £ ¤ % ò % i IIIõ â

>

\ ¦ s À Ò H / B G& h s & h Z } t ¦ % ò % i _ l Ö ¦ l

4 R ^ & h Ü ¼ Ð ¨ î ¨ î ô Ç / B G s ÷ &# Q ç ß . Õ ªa Ë > 5 H a-SiN x : H-a-Si: H MIS-C_ C-V / B G \ @ /ô Ç NBS ´ òõ

\

¦ r ç ß _ < ÊÃ º Ð Ð# ï r . Õ ªa Ë >\ " f NBS r ç

ß \ C HF -V / B G õ C _LF -V / B G ¸¿ º -~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s

1 l x K ç ß . ô Ç¼ # C _HF -V / B G É r / B G _ ^ l Ö ¦ l

þ

j í_ NBS s Ê ê / å L y t ¦ s Ê ê\ H ¸F Km

t ¦ Ö ¦ Q - ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s 1 l x K ç ß . ì ø Í C _LF -V / B G

_ â Ä º % ò % i II H C HF -V / B G õ q 5 p wô Ç o\ ¦ Ðs

% ò % i III É r C HF -V ü < É r ª © ` ¦ Ð . 7 £ ¤ / B G& h s

& h Z } É r ° ú כ\ " f µ 1 ÏÒ q t ¦ l Ö ¦ l 4 R ^ & h Ü

¼ Ð ¨ î ¨ î ô Ç / B G s ) a .

Si-SiO 2 MOS-C_ â Ä º BS K t C-V / B G É r > s

à Ô · ú » ¡ ¤` ¦ ¨ î ' s 1 l x < Ê É r Z þ t # Qt H

o\ ¦ Ð . Si-SiO 2 MOS-C \ > r F H q s © & h [

þ

t × æ \ " f ¦& ñ x 9 ¸ H 100 ^◦ C s © _ : r ¸\ " f BS

\

¦ ½ + É M : 7 £ x ¦ Na ⁺ 1 p x_ s 1 l x$ í H 500 ^◦ C s

© \ " fë ß Ö ¸$ í o ) a [4, 5]. " f BS\ _ ô Ç Si-SiO 2

MOS-C_ o\ Å Ò Ð ' a # ÷ & H כ É r BS \ SiO 2 8 £ x ? /Â Ò Ð [ þ t # Qü < í S \ ) a [ þ t õ Si/SiO ₂ > \ D

h\ v > Ò q t$ í ) a © I [ þ t s . Si-SiO ² MOS-C_ â Ä º BS

\

É r C-V / B G _ ¨ î ' s 1 l x É r í S \ [ þ t \ l ¦ /

B

G _ Z þ t # Qf < Ê É r ¨ î ¨ î K f É r > © I _ Ò q t$ í \ l

ô Ç ¦ · ú 9& . Õ ªa Ë > 4ü < 5_ 8 £ ¤& ñ \ " f 8 £ ¤& ñ : r ¸ H 100 ^◦ C s s Ù ¼ Ð : r z ´+ « >_ a-SiN x : H-a-Si: H MIS-C

\

@ /K " f ¸ BS\ É r MIS-C_ o\ ß ¼> ' a # ÷ & H

כ

É r BS_ \ a-SiN x : H 8 £ x ? /Â Ò Ð [ þ t # Qü < í S \

) a [ þ t õ a-SiN x : H/a-Si: H > \ D h\ v > Ò q t$ í

)

a © I [ þ t s ¦ ^ ¦ Ã º e . Ö ¦ Q a-SiN ^x : H-a-Si: H MIS-C \ @ /K " f ¸ BS\ É r C-V / B G _ ¨ î ' s 1 l x É r

í S \ [ þ t \ l ¦ / B G _ Z þ t # Qf < Ê É r ¨ î ¨ î K f É r

>

© I _ Ò q t$ í \ l ô Ç ¦ ^ ¦ Ã º e .

Õ

ªa Ë > 4\ " f C ^HF -V / B G s +~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s 1 l x( Õ ªa Ë > 4\

"

f A→F)ô Ç כ É r [ þ t s PBS\ _ K a-SiN x : H 8 £ x Ü ¼

Ð í S \ ÷ &# Q a-SiN x : H/a-Si: H > \ − ? /Â Ò s

(5)

Õ

ªa Ë > 5. A-SiN x : H-a-Si: H MIS-C \ " f NBS 8 ú x

r ç ß \ É r C-V / B G _ o. NBS · ú É r −50 V s

¦ 8 £ ¤& ñ : r ¸ H 30 ^◦ C s . C ^HF -V / B G [ þ t É r 10 kHz_ Å

Ò Ã º\ " f, C LF -V / B G [ þ t É r 10 Hz_ Å Ò Ã º\ " f 8

£

¤& ñ Ù þ ¡ .

Û

¼ + þ A$ í ) a כ s [8]. ¢ ¸ô Ç Õ ªa Ë > 5\ " f C HF -V / B G s

− ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s 1 l x( Õ ªa Ë > 5\ " f A→G)ô Ç כ É r f . Ë í S \ Ü

¼ Ð K > \ +? /Â Ò s Û ¼ + þ A$ í ) a כ s . ô Ç

¼ #

C _LF -V / B G _ l Ö ¦ l H a-SiN x : H/a-Si: H > Â Ò

H \ 0 Au ô Ç © I x 9 ¸_ ½ ¨ ¸ü < ß ¼l \ ¦ ì ø Í% ò ô Ç [8]. > s

à Ô · ú \ E ^F H © I x 9 ¸/ B G _ y t & h ` ¦ t è ß

. s M : © I x 9 ¸ H / B M \ " f H { 9 & ñ | ¾ Ó_ E _F s 1 l x \

>

s à Ô · ú _ H o כ ¹½ ¨÷ & ¦ ì ø Í © I x 9 ¸

É

r / B M \ " f H · ú _ É r o Ð ¸ 0 p x . 7 £ ¤ a-SiN x : H/a-Si: H > \ " f © I x 9 ¸ ß ¼ C _LF -V / B G É r

· ú

» ¡ ¤` ¦ Z þ t # Qt ¦ © I x 9 ¸ Ü ¼ / B G É r · ú

»

¡

¤` ¦ a % v ) . " f C ^LF -V / B G _ l Ö ¦ l o

H > \ " f © I x 9 ¸_ o\ ¦ _ p ô Ç . Õ ªa Ë > 4ü < Õ ª a Ë

> 5\ ¦ q § C _LF -V / B G _ â Ä º PBS\ _ K " f H

% ò

% i III_ l Ö ¦ l NBS\ _ K " f H % ò % i II_ l Ö ¦ l

¨ î ¨ î K 4 R ç ß . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð C-V / B G × æ % ò % i II_

o H ½ × ¼ Ì s ? / U · É r © I [ þ t_ o\ ¦ _ p ¦ % ò % i III_ o H ¸@ / é ß H % · û É r © I [ þ t_ o\ ¦ _ p ô

Ç [7]. " f PBS\ _ K " f H ½ × ¼ Ì s ? /\ q §& h U

·s 0 Au ô Ç > © I [ þ t s Ò q t$ í ÷ &% 3 ¦ NBS\ _ K " f H

¸@ / é ß \ q §& h s 0 Au ô Ç > © I [ þ t s Ò q t$ í

÷

&% 3 ¦ ^ ¦ Ã º e .

Õ

ªa Ë > 6 É r BS \ É r ¨ î ò ø Í · ú V _{f b} _ o\ ¦ r ç ß _

< ÊÃ º Ð Ð# ï r . V f b H C HF -V / B G \ " f þ j@ /° ú כõ þ

j è° ú כ_ × æç ß ` ¦ C f b Ð ¸ ú ¦ @ /6 £ x H · ú ` ¦ V f b Ð H

% i . Õ ªa Ë > 6\ " f V f b H r ç ß (t)\ @ /K " 4 < Ê Ã

º _ > r$ í 7 £ ¤ V f b (t) ∼ t ^γ Ð ³ ðr | ¨ c Ã º e 6 £ §` ¦ Ð# ï r .

Si-SiO ₂ MOS-C \ " f V f b H r ç ß \ @ /K " 4 < ÊÃ º < Ê

É

r @ /Ã º < ÊÃ º_ _ > r$ í ` ¦ ° ú H [4,5]. @ /Ã º < ÊÃ º _ > r$ í _

â Ä º H V f b r ç ß \ @ /K É r o\ ¦ Ðs H

â

Ä ºs ¦ " 4 < ÊÃ º _ > r$ í â Ä º H Ö ¼ 2 ; o\ ¦ Ðs H

â

Ä ºs . Si-SiO 2 MOS-C \ " f [ þ t_ í S \ õ Û ¦a Ë > É r SiO ₂ \ > r F H < Êx 9 ¸ü < x 9 ] X y ' aº ) a . H < Ê x 9

¸_ SiO ₂ \ @ /K " f H @ /Ã º < ÊÃ º& h _ > r$ í s ' a¹ 1 Ï÷ &

¦ ì ø Í É r < Êx 9 ¸_ SiO 2 \ @ /K " f H " 4 < ÊÃ º& h _

> r$ í s ' a¹ 1 Ï ) a ¦ · ú 9& [9–13].

TFT H MIS-C ¿ º > h # î § > = Ð ) a ½ ¨ ¸s . TFT- LCD_ z ´] j 1 l x \ " f TFT\ H +, − s Û ¼ Y V

Ð § ÷ &# Q ) a . Õ ªa Ë > 7 É r Å Òl 1 í Õ ªo ¦ ß ¼l

±50 V ` O Û ¼+ þ A_ BS\ ¦ a-SiN x : H-a-Si: H MIS-C \

" f 8 £ ¤& ñ ô Ç C-V / B G s . Õ ªa Ë >\ " f C ^HF -V / B G

É r r ç ß _ 7 £ x \ V ^{f b} +~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ¨ î ' s 1 l x K

¦ ¢ ¸ / B G _ l Ö ¦ l H & h & h . ô Ç¼ # C LF -V /

B

G _ â Ä º % ò % i IIü < % ò % i IIIs " f Ð É r o\ ¦ Ð# ï

r . 7 £ ¤ % ò % i III É r C HF -V / B G õ 1 l x{ 9 ô Ç : £ ¤f ç ` ¦ Ð# ï

r . ì ø Í % ò % i II H − ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ¨ î ' s 1 l x K y ¤ (Õ ª a Ë

> 7\ " f A→B→C) { 9 & ñ r ç ß Ê ê\ H r +~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð

Õ

ªa Ë > 6. A-SiN _x : H-a-Si: H MIS-C \ " f BS

r ç ß \ É r ¨ î ò ø Í · ú V _{f b} _ s 1 l x. Õ ªa Ë >\ " f l

ñ[ þ t É r 8 £ ¤& ñ u \ ¦ ? / ¦ z ´ É r Õ ªa Ë >\ ³ ðr ) a γ

°

ñ[ þ t É r 1 l x{ 9 ô Ç 8 £ ¤& ñ ¸| \ " f ' ô Ç É r 8 £ ¤& ñ u \ ¦ y y

· p .

(6)

Õ

ªa Ë > 7. A-SiN _x : H-a-Si: H MIS-C \ " f ` O Û ¼+ þ A BS_

r ç ß \ É r C-V / B G _ o. Õ ªa Ë >_ 1 l x Õ ª p î

ß \ ] jr ) a , ` O Û ¼+ þ A BS H +50 V_ PBSü < −50 V_ NBS y y 1 í_ t 5 Å q r ç ß Ü ¼ Ð ì ø Í4 ¤ ) a .

s

1 l x H( Õ ªa Ë > 7\ " f C→D→E) : £ ¤f ç ` ¦ Ð . % ò % i II

\

" f l Ö ¦ l H r ç ß \ " f" fy .

PBS ü < NBS Y V Ð § ÷ & " f a-SiN ^x : H-a-Si: H MIS-C \ ÷ &% 3 ` ¦ M : PBS õ & ñ × æ \ H _ í S \ õ s

p í S \ ÷ &# Q e ~ f . Ë_ Û ¦a Ë >s 1 l x r \ µ 1 ÏÒ q t ¦ NBS õ

& ñ × æ \ H f . Ë_ í S \ õ s p í S \ ÷ &# Q e ~ _ Û ¦ a Ë

>s 1 l x r \ µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã º e [8]. ¢ ¸ô Ç PBSü < NBS õ

&

÷

\ +~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ¨ î ' s 1 l x K y ¤ . ¢ ¸ô Ç C LF -V / B G

_ % ò % i II H − ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s 1 l xÙ þ ¡ { 9 & ñ r ç ß Ê ê\ H

r +~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s 1 l xÙ þ ¡ . s כ É r PBS \ _ ô Ç _

í S \ s NBS\ _ ô Ç f . Ë_ í S \ Ð 8 ~ 1 > µ 1 ÏÒ q t ¦ ¢ ¸ ô

Ç PBS\ _ ô Ç f . Ë_ Û ¦a Ë >s NBS\ _ ô Ç _ Û ¦a Ë > Ð

8 ~ 1 > µ 1 ÏÒ q t < Ê` ¦ _ p ô Ç . A-SiN x : H-a-Si: H TFT _

6 £ x6 x \ " f TFT_ BS\ É r y û Z´ òõ \ ¦ þ j è o l 0 AK 0 A õ \ ¦ s 6 x½ + É Ã º e . 7 £ ¤ TFT \ +, − · ú ` O Û

¼\ ¦ ½ + É M : F G$ í \ É r q @ /g A& h ` O Û ¼\ ¦ 6 x BS \ É r TFT : £ ¤$ í _ o\ ¦ þ j è o ½ + É Ã º e . ô Ç

¼ #

Õ

ªa Ë > 8. A-SiN _x : H-a-Si: H MIS-C \ " f BS_ ß ¼l \

É r C-V / B G _ o. BS r ç ß É r y y 2 hs ¦ 8

£

¤& ñ : r ¸ H 30 ^◦ C s . C _HF -V / B G [ þ t É r 10 kHz_ Å

Ò Ã º\ " f 8 £ ¤& ñ Ù þ ¡ .

>

H B Ä º ¦ ½ + É Ã º e .

Õ

ªa Ë > 8 É r a-SiN x : H-a-Si: H MIS-C_ C-V / B G \ @ / ô

Ç PBS < Ê É r NBS ´ òõ \ ¦ s Û ¼ ß ¼l _ < ÊÃ º Ð Ð

#

ï r . Õ ªa Ë > 8_ 8 £ ¤& ñ \ " f : r ¸ü < s Û ¼ r ç ß É r 30 ^◦ C ü < 2 h Ð ¦& ñ ÷ &% 3 . Õ ªa Ë > 8\ " f / B G É r @ /| Ä Ì

ô Ç PBS_ ß ¼l \ q Y V # +~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s 1 l xô Ç . Ö

¦ Q 10 V & ñ ¸ Ð É r PBS \ _ K " f ¸ ì r" î ô Ç o\ ¦

Ð . ô Ç¼ # Õ ªa Ë >\ " f 10 V ß ¼l _ NBS\ _ K " f H / B G

_ s 1 l x s _ \ O . Ö ¦ Q 20 V ß ¼l _ NBS\ _ K

\

_ K " f H / B G _ s 1 l x Ð H l Ö ¦ l t l r

"

f BS\ É r y û Z´ òõ H NBS Ð H PBS \ _ K " f 8 ß

¼> µ 1 ÏÒ q tô Ç ¦ ^ ¦ Ã º e . s H a-Si: H_ â Ä º _ s 1 l x ¸ f . Ë_ s 1 l x ¸ Ð ß ¼ ¦ ¢ ¸ ß ¼l H ° ú É r ß ¼l _ > s à Ô · ú \ " f _ x 9 ¸ f . Ë_ x 9 ¸ Ð H X <

l

ô Ç כ Ü ¼ Ð K $ 3 ) a .

(7)

IV. + s Ç Â ] Ø

A-Si: H-a-SiN x : H MIS-C_ s Û ¼ Û ¼à ÔY UÛ ¼\ _ ô

Ç Ô ¦î ß & ñ $ í < Ê É r y û Z: £ ¤$ í ` ¦ ¸ % i . y û Z: £ ¤$ í É r a-Si: H-a-SiN _x : H MIS-C_ C-V : £ ¤$ í ` ¦ : x K ¸ % i

. PBS\ _ K " f H a-SiN x : H \ " f _ í S \ s µ 1 Ï Ò q

a-Si: H/a-SiN ^x : H > \ Ò q t$ í ) a . ô Ç¼ # NBS\ _ K

" f H a-SiN x : H \ " f f . Ë_ í S \ s µ 1 ÏÒ q t ¦ ¢ ¸ô Ç ¸

@

f . Ë_ í S \ É r í S \ ` ¦ Ä » ¸Ù þ ¡~ BSü < ì ø Í@ / F G$ í BS \ _ K í S \ s Û ¦ o H % i & h os . ì ø Í >

èY > É r _ \ O H q % i & h os . f . Ë_

í S \ É r BS r ç ß \ @ /K " 4 < ÊÃ º _ > r$ í ` ¦ ° ú H .

PBS \ _ ô Ç y û Z < Ê É r r4 ¤ õ & ñ s NBS\ _ ô Ç y û Z < Ê

É

r r4 ¤ õ & ñ Ð 8 ß ¼> µ 1 ÏÒ q tô Ç .

P c

p 8 ý ò k >

: r 7 Hë H É r 2002¸ ¸ 3 l q í@ / < Æ § l $ í r ½ ¨q \ _

# ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.

Y c

p w Ã U Ø ô

[1] E. H. Nicollian and J. R. Brews, MOS Physics and Technology, Wiley-Interscience, New York, (1982).

[2] S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2 nd

ed., Wiley-Interscience, New York (1981).

[3] D. K. Schroder, Semiconductor Materials and Devices Characterization, Wiley-Interscience, New York (1990).

[4] K. O. Jeppson and C. M. Svensson, J. Appl. Phys.

48, 2004 (1977).

[5] S. R. Hofstein, Solid-State Electronics 10, 657 (1967).

[6] D. V. Lang, J. D. Cohen and J. P. Harbison, Phys.

Rev. B25, 5285 (1982).

[7] W. B. Jackson, J. M. Marshall and M. D. Moyer, Phys. Rev. B39, 1164 (1989).

[8] H.-R. Park, S.-H Lee and B.-T Lee, J. Korean Phys.

Soc. 39, S141 (2001).

[9] F. R. Libsch and J. Kanicki, Extended Abstracts of the 1992 International Conference on Solid State Devices and Materials, Tsukuba, 1992, p. 155.

[10] Y. Kaneko, A. Sasano and T. Tsukada, J. Appl.

Phys. 69, 7301 (1991).

[11] R. Oritsuki, T. Horii, A. Sasano, K. Tsutusi, T.

Koizumi, Y. Kaneko and T. Tsukada, Jap. J. Appl.

Phys. 30, 3719 (1991).

[12] A. V. Gelatos and J. Kanicki, Appl. Phys. Lett. 57, 1197 (1990).

[13] A. R. Hepburn, C. Pickup and J. M. Marshall, J.

Non-Cryst. Solids 115, 156 (1989).

[14] M. J. Powell, Appl. Phys. Lett. 43, 597 (1983) & M.

J. Powell, S. C. Deane and W. I. Milne, Appl. Phys.

Lett. 60, 207 (1992).

(8)

Bias-stress Induced Instabilities in Amorphous Silicon MIS Capacitors

Suk-Ho Lee and Hyuk-Ryeol Park ^∗

Department of Physics, Mokpo National University, Chonnam 534-729 Gye-Choon Park

Department of Electrical Engineering, Mokpo National University, Chonnam 534-729 (Received 21 April 2003)

We have investigated the bias-stress effects of an a-SiN

x

: Ha-Si: H metal–insulator- semiconductor capacitor (MISC) on the capacitance-voltage (CV) characteristics. The parallel shift and the broadening in the CV curves along the gate voltage axis upon a positive or negative bias–stress could be explained by electron or hole trapping in the a–SiN

x

: H layer and by the interface state at a-Si: H/a–SiN

x

: H interface. We also investigated the changes in the CV curves upon a positive/negative cyclic bias-stress, and we found that electrons (holes) are trapped by positive (negative) bias-stress and released by subsequent negative (positive) bias-stress. However, once created by either positive or negative bias-stress, it was not easy to remove the interface state.

Trapping and releasing of charge carriers was found to be more effectively induced by a positive bias-stress than by a negative bias–stress.

PACS numbers: 73, 70, 80. 85

Keywords: Amorphous silicon, Miscapacitor, Instability, Capacitance-voltage

∗

E-mail: [email protected]

q  í@ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ ,  z   Á ºî ß  534-729

R

X N Ëù m Ç ÷ m ÇP  É b Ø MIS > 0@ 0S ' [; c" e  T  ­  ­ ² 7 _­ ; c 8 ý X ¢ ÷ s Ú  mX N ËV R Ë

T ) o  Ú ·   0 ² ? ~ x ∗

3 l

q  í@ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ ,   z   Á ºî ß  534-729





4 , Û o

3 l

q  í@ / < Æ §   l / B N < Æõ ,   z   Á ºî ß  534-729 (2003¸  4 Z 4 21{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

A-SiN

: H-a-Si: H MIS-C(Metal-insulator-semiconductor) \  @ /ô  Ç  s  Û ¼ Û ¼à ÔY UÛ ¼(BS)_  ´ ò õ

\  ¦  ¸  % i  . BS\  _ K  a-SiN

: H-a-Si: H MIS-C_  C-V / B G   É r   · ú  » ¡ ¤`  ¦    ¨ î '  s 1 l x  

 < Ê É r / B G  _  l Ö  ¦ l  ¨ î ¨ î K   . s    & ³ © [ þ t É r MIS-C_  a-SiN

: H 8 £ x \ " f     x 9 f . Ë_   í S \  Õ

ªo  ¦ a-Si: H/a-SiN

: H >   \ " f  © I _  Ò q t$ í õ   ' aº  t # Q [ O " î % i  . ¢ ¸ô  Ç a-SiN

: H-a-Si: H MIS-C \  F G$ í s   § ÷ &  H  s  Û ¼\  ¦ ì ø Í4  ¤ #      ¦ C-V / B G  _    o\  ¦  ¸  % i  . s  ÐÂ Ò' 

 

   f . Ë_   í S \  É r  í S \ `  ¦ Ä » ¸Ù þ ¡~  BSü < ì ø Í@ / F G$ í _  BS\  _ K   í S \  s  Û  ¦ o   H % i & h     oe  

`

 ¦  Ð% i  . ì ø Í  >    © I   H F G$ í \   ©  ' a\ O s  BS\  _ K   © I  Ò q t$ í  É r ÷ &   èY >  É r  _  \ O   H q 

% i

& h     oe  `  ¦ µ 1 ß+ À I .  Ö  ¦  Q a-SiN

: H-a-Si: H MIS-C \ " f  H +BS \  _ ô  Ç   o −BS\  _ ô  Ç

 

o Ð  ß ¼>  µ 1 ÏÒ q t < Ê`  ¦  Ð% i  .

PACS numbers: 73, 70, 80. 85

Keywords: q & ñ | 9  z ´o  B H, MIS H J r ' , Ô  ¦î ß & ñ $ í , C–­V

I. " e Â ] Ø

MIS(metal-insulator-semiconductor) H J r ' (MIS- C)  H ì ø Í ¸^  6 £ x6 x \  e  # Q  ©  ×  æ כ ¹ô  Ç l  : r n  s Û ¼ s

 .   & ñ z ´o  B H_   â Ä º ] X   }  Ü ¼ Ð SiO 2 \  ¦ Å Ò Ð   6

x l  M :ë  H \  MIS-C @ /  MOS-C  Â Ò É r . s  © & h   Si-SiO 2 MOS-C_   1 l x É r s  : r& h > í ß \  _ K  ¸ ú  & ñ w n 

÷

&# Q e    [1,2]. Õ ª Q  z ´] j Ð ] j   ) a Si-SiO 2 MOS-C _   1 l x É r s  © & h    כ Ü ¼ ÐÂ Ò'  # Á # Qè ß  . Õ ª  כ  É r s 



© & h   MOS-C\   H  > r F  t  · ú §Ü ¼  z ´F _  MOS-C\ 



 H  > r F    H   [ þ t M :ë  H s   [3]. s    [ þ t_  ' Í P :  H Si-SiO 2  â > \ " f SiO 2 A á ¤ 25 ˚ A î ß \   > r F    H  ¦& ñ  

  X < s  כ  É r Si " é ¶  [ þ tç ß _    ½ + Ë\  Ò q t|     < Ês  . Ñ ü t P

:  H SiO 2 8 £ x ? /Â Ò\   > r F    H s 1 l x$ í     X < s [ þ t É r Na + , Li + , K +    כ Ü ¼ Ð · ú  9&   . ! Ó P :  H SiO 2 8 £ x ? /Â Ò



Ð [ þ t # Qü <  í S \  ) a     < Ê É r f . Ë s  .  Å P :  H Si/SiO 2 > 

 

 © I s  . s  Qô  Ç   [ þ t s   > r F    H Si-SiO 2 MOS-C _

 C-V / B G   É r s  © & h    כ \  q K  / B G  [ þ t s    · ú  » ¡ ¤`  ¦



  ¨ î '  s 1 l x    < Ê É r Z þ t # Qt   H   o\  ¦  Ð  .

E-mail: [email protected]

ô 

Ç¼ # MOS-C_  > s à Ô   F G \  y © ô  Ç  s  Û ¼(bias- stress : BS)\  ¦     ¦ MOS-C\  ¦   1 l x r v   0 A\ " f

 

/ å Lô  Ç q s  © & h   [ þ t_  x 9  ¸ 7 £ x     < Ê É r Õ ª 0 Au    o ) a  [4,5]. ½ ¨^ & h Ü ¼ Ð, 100 ◦ C s  © _   : r  ¸

\

" f Si-SiO 2 MOS-C \  BS\  ¦     ¦& ñ   _  x 9  ¸

7

£

x ô  Ç . ¢ ¸ô  Ç 500 ◦ C s  © \ " f Na + 1 p x_  s 1 l x$ í   



 H SiO 2 ? /\ " f s 1 l x`  ¦ r   ô  Ç . 100 ◦ C s  _   : r  ¸\ 

"

f MOS-C\  BS\  ¦         f . Ë_   í S \  s  µ 1 ÏÒ q t  ¦

¢

¸ô  Ç Si/SiO 2 >   \  ´ ú § É r  © I [ þ t s  Æ Ò Ð Ò q t$ í  ) a .  

" f Si-SiO 2 MOS-C \  BS\  ¦    MOS-C_  C-V / B G

 

 É r   · ú  » ¡ ¤`  ¦    Æ Ò Ð ¨ î '  s 1 l x    < Ê É r Z þ t # Q t

  H   o\  ¦  Ð  . Si-SiO 2 MOS-C \ " f BS\  l   ô  Ç s

ü < ° ú  É r Ô  ¦î ß & ñ $ í  É r ´ ú § É r  | Ã Ð[ þ t \  _ K    ½ ¨÷ &% 3  ¦,



Ö  ¦  Q s  Qô  Ç Ô  ¦î ß & ñ $ í `  ¦ F G4  ¤   H ~ ½ ÓZ O [ þ t s  > hµ 1 Ï÷ &% 3 

 [4,5].

q

& ñ | 9  z ´o  B H(a-Si: H) É r  ½ × ¼ Ì  ss  1.6 ∼ 1.8 eV Ð" f

 

& ñ z ´o  B H  Ð  ¸ ß ¼ .  & ³F  a-Si: H É r TFT-LCD 1 p x y



7 á x     è  x 9  © u \  F g# 3 0 A >   6 x ÷ & ¦ e   . 7 £ ¤ q

q í@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , z Á ºî ß 534-729

X N Ëù m Ç ÷ m ÇP É b Ø MIS > 0@ 0S ' [; c" e T ² 7 _ ; c 8 ý X ¢ ÷ s Ú mX N ËV R Ë

T ) o Ú · 0 ² ? ~ x ^∗

q í@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , z Á ºî ß 534-729

4 , Û o

q í@ / < Æ § l / B N < Æõ , z Á ºî ß 534-729 (2003¸ 4 Z 4 21{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

: H-a-Si: H MIS-C(Metal-insulator-semiconductor) \ @ /ô Ç s Û ¼ Û ¼à ÔY UÛ ¼(BS)_ ´ ò õ

\ ¦ ¸ % i . BS\ _ K a-SiN

: H-a-Si: H MIS-C_ C-V / B G É r · ú » ¡ ¤` ¦ ¨ î ' s 1 l x

< Ê É r / B G _ l Ö ¦ l ¨ î ¨ î K . s & ³ © [ þ t É r MIS-C_ a-SiN

: H 8 £ x \ " f x 9 f . Ë_ í S \ Õ

ªo ¦ a-Si: H/a-SiN

: H > \ " f © I _ Ò q t$ í õ ' aº t # Q [ O " î % i . ¢ ¸ô Ç a-SiN

: H-a-Si: H MIS-C \ F G$ í s § ÷ & H s Û ¼\ ¦ ì ø Í4 ¤ # ¦ C-V / B G _ o\ ¦ ¸ % i . s ÐÂ Ò'

f . Ë_ í S \ É r í S \ ` ¦ Ä » ¸Ù þ ¡~ BSü < ì ø Í@ / F G$ í _ BS\ _ K í S \ s Û ¦ o H % i & h oe

¦ Ð% i . ì ø Í > © I H F G$ í \ © ' a\ O s BS\ _ K © I Ò q t$ í É r ÷ & èY > É r _ \ O H q

& h oe ` ¦ µ 1 ß+ À I . Ö ¦ Q a-SiN

: H-a-Si: H MIS-C \ " f H +BS \ _ ô Ç o −BS\ _ ô Ç

o Ð ß ¼> µ 1 ÏÒ q t < Ê` ¦ Ð% i .

Keywords: q & ñ | 9 z ´o B H, MIS H J r ' , Ô ¦î ß & ñ $ í , C–V

MIS(metal-insulator-semiconductor) H J r ' (MIS- C) H ì ø Í ¸^ 6 £ x6 x \ e # Q © × æ כ ¹ô Ç l : r n s Û ¼ s

. & ñ z ´o B H_ â Ä º ] X } Ü ¼ Ð SiO 2 \ ¦ Å Ò Ð 6

x l M :ë H \ MIS-C @ / MOS-C Â Ò É r . s © & h Si-SiO ₂ MOS-C_ 1 l x É r s : r& h > í ß \ _ K ¸ ú & ñ w n

&# Q e [1,2]. Õ ª Q z ´] j Ð ] j ) a Si-SiO ₂ MOS-C _ 1 l x É r s © & h כ Ü ¼ ÐÂ Ò' # Á # Qè ß . Õ ª כ É r s

© & h MOS-C\ H > r F t · ú §Ü ¼ z ´F _ MOS-C\

H > r F H [ þ t M :ë H s [3]. s [ þ t_ ' Í P : H Si-SiO 2 â > \ " f SiO ² A á ¤ 25 ˚ A î ß \ > r F H ¦& ñ

X < s כ É r Si " é ¶ [ þ tç ß _ ½ + Ë\ Ò q t| < Ês . Ñ ü t P

: H SiO 2 8 £ x ? /Â Ò\ > r F H s 1 l x$ í X < s [ þ t É r Na ⁺ , Li ⁺ , K ⁺ כ Ü ¼ Ð · ú 9& . ! Ó P : H SiO 2 8 £ x ? /Â Ò

Ð [ þ t # Qü < í S \ ) a < Ê É r f . Ë s . Å P : H Si/SiO 2 >

© I s . s Qô Ç [ þ t s > r F H Si-SiO 2 MOS-C _

C-V / B G É r s © & h כ \ q K / B G [ þ t s · ú » ¡ ¤` ¦

¨ î ' s 1 l x < Ê É r Z þ t # Qt H o\ ¦ Ð .

ô

Ç¼ # MOS-C_ > s à Ô F G \ y © ô Ç s Û ¼(bias- stress : BS)\ ¦ ¦ MOS-C\ ¦ 1 l x r v 0 A\ " f

/ å Lô Ç q s © & h [ þ t_ x 9 ¸ 7 £ x < Ê É r Õ ª 0 Au o ) a [4,5]. ½ ¨^ & h Ü ¼ Ð, 100 ^◦ C s © _ : r ¸

" f Si-SiO 2 MOS-C \ BS\ ¦ ¦& ñ _ x 9 ¸

x ô Ç . ¢ ¸ô Ç 500 ^◦ C s © \ " f Na ⁺ 1 p x_ s 1 l x$ í

H SiO 2 ? /\ " f s 1 l x` ¦ r ô Ç . 100 ^◦ C s _ : r ¸\

f MOS-C\ BS\ ¦ f . Ë_ í S \ s µ 1 ÏÒ q t ¦

¸ô Ç Si/SiO ₂ > \ ´ ú § É r © I [ þ t s Æ Ò Ð Ò q t$ í ) a .

" f Si-SiO ² MOS-C \ BS\ ¦ MOS-C_ C-V / B G

É r · ú » ¡ ¤` ¦ Æ Ò Ð ¨ î ' s 1 l x < Ê É r Z þ t # Q t

H o\ ¦ Ð . Si-SiO 2 MOS-C \ " f BS\ l ô Ç s

ü < ° ú É r Ô ¦î ß & ñ $ í É r ´ ú § É r | Ã Ð[ þ t \ _ K ½ ¨÷ &% 3 ¦,

Ö ¦ Q s Qô Ç Ô ¦î ß & ñ $ í ` ¦ F G4 ¤ H ~ ½ ÓZ O [ þ t s > hµ 1 Ï÷ &% 3

[4,5].

& ñ | 9 z ´o B H(a-Si: H) É r ½ × ¼ Ì ss 1.6 ∼ 1.8 eV Ð" f

& ñ z ´o B H Ð ¸ ß ¼ . & ³F a-Si: H É r TFT-LCD 1 p x y

7 á x è x 9 © u \ F g# 3 0 A > 6 x ÷ & ¦ e . 7 £ ¤ q

& ñ | 9 ì ø Í ¸^ ì r \ " f a-Si: H-a-SiN x : H MIS-C H

ñ ì ø Í ¸^ ì r \ " f Si-SiO ² MOS-C { { © Ù þ ¡~ l 0 p x õ

i ½ + É` ¦ Ã º' ¦ e . ô Ç¼ # a-Si: H-a-SiN _x : H MIS-C_

ªa Ë > 1. : r ½ ¨\ " f 6 xô Ç a-SiN _x : H-a-Si: H MIS-C _

¨ î ¸(a)ü < é ß ¸(b). L = 5 mms ¦ δ L = 0.75 mm s .

â

Ä º Õ ª ½ ¨_ % i Â ú ª f , כ BS\ l ô Ç Ô ¦î ß

ñ $ í \ @ /K ´ ú § É r ½ ¨ s À Ò# Qt t · ú § ¤ . " f Si- SiO 2 MOS-C \ @ /K s À Ò# Q& ~ ª ô Ç ½ ¨[ þ t` ¦ a-Si:

H-a-SiN _x : H MIS-C \ @ /K " f ¸ Ã º' ½ + É 9 כ ¹ e . : r

½ ¨\ " f H a-Si: H-a-SiN x : H MIS-C_ BS\ _ ô Ç Ô ¦î ß

ñ $ í < Ê É r y û Z: £ ¤$ í ` ¦ ¸ ¦ Si-SiO ² MOS-C_ Õ ª כ õ

q § ¦ ô Ç . y û Z: £ ¤$ í _ 8 £ ¤& ñ É r a-Si: H-a-SiN x : H MIS-C_ C-V / B G ` ¦ : x K s À Ò# Q& .

1. A-Si: H-a-SiN x : H MIS-C S z » < gX c l Õ

ªa Ë > 1 É r : r ½ ¨\ " f 6 xô Ç a-Si: H-a-SiN _x : H MIS- C_ & ñ ¸ü < é ß ¸s . Ä »o l ó ø Í 0 A_ F G É r Cr` ¦ Û

¼( ' a A # + þ A$ í Ù þ ¡ . A-SiN ^x : H, a-Si: H Õ ªo ¦ n ⁺ a-Si: H 8 £ x[ þ t É r o < Æ l © 7 £ x Ã ÌZ O \ _ K + þ A$ í % i . A- SiN _x : H 8 £ x_ ¿ ºa H 300 ∼ 400 nm, a-Si: H 8 £ x_ ¿ ºa

H 300 ∼ 500 nm Õ ªo ¦ n ⁺ a-Si: H 8 £ x_ ¿ ºa H 40 ∼ 60 nm s . MIS-C_ Ä »´ ò & h ` ¦ & ñ H F K5 Å q & h F G

É r Mo\ ¦ Û ¼( ' a A # + þ A$ í Ù þ ¡ . r « Ñ H Cr F G s > s

à Ô ÷ & H % i ~ ½ Ó ¾ Ó MIS(a-Si: H/a-SiN _x : H/Cr) ½ ¨ ¸s

. Mo & h F G A \ n ⁺ a-Si: H/a-Si: H 8 £ x s & h F

G õ 1 l x{ 9 ô Ç ß ¼l Ð z e ¦ Õ ª A \ a-SiN ^x : H $ 3

¦ z l ¦ Qt Â Òì r` ¦ d y # Cr F G` ¦ ¸Ø ¦ r (

. % i ~ ½ Ó ¾ Ó MIS ½ ¨ ¸\ " f n ⁺ a-Si: H/a-Si: H 8 £ x É r & h F

G õ 1 l x{ 9 ô Ç & h Ü ¼ Ð d y K ô Ç . ë ß a-Si: H 8 £ x_

& h s Mo & h F G_ & h Ð ß ¼> z e Ü ¼ r « Ñ _ Ä »´ ò & h s Mo & h F G_ & h Ð 8 & t > ) a .

2. A-Si: H-a-SiN _x : H MIS-C C-V ¤ Ò Å8 ý ¤X N Ë q

& ñ | 9 ì ø Í ¸^ â Ä º H & ñ | 9 ì ø Í ¸^ \ q K î rì ø Í

[ þ t_ s 1 l x ¸ l M :ë H \ H J r Û ¼ 8 £ ¤& ñ r & ñ

ì ø Í ¸^ \ q K ± ú É r Å Ò Ã º_ Ã Ð ñ\ ¦ 6 x K ô

Ç [6]. " f q & ñ | 9 ì ø Í ¸^ _ â Ä º Ð: x 1 Hz ∼ 10 kHz & ñ ¸_ Å Ò Ã º ñ\ ¦ Ø ¦§ 4 r ~ ´ Ã º e ¦ ¢ ¸ { 9

) a ñ_ 0 A © Z > s 0 p xô Ç Lock-In 7 £ x; ¤ l (LIA)\ ¦

6 x # H J r Û ¼\ ¦ 8 £ ¤& ñ ô Ç . LIA\ " f Ø ¦§ 4 ) a p è