2020 Fiscal Year Research-status Report
4T LT poly-Si TFT with NC technology on glass substrate for low-cost IoT devices
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19K04534
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| Research Institution | Tohoku Gakuin University |
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Principal Investigator |
原 明人 東北学院大学, 工学部, 教授 (20417398)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 仁志 東北学院大学, 工学部, 准教授 (70351319)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 薄膜トランジスタ / 負性容量 / 4端子 / シリコン / ゲルマニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガラス基板上の4T poly-Si TFTの更なる高性能化のため、high-kゲート絶縁膜を導入し、加えてゲート長を3μmに縮小化した。4T n-ch poly-Si TFTのTG駆動（BGは制御ゲート）の場合、Vth は0(V)に近い値に改善され、制御ゲートによってVthの変化が生じていることが確認された。その変化量（γ値）は理論値に近い値が得られた。また、s値もpoly-Si TFTとしては小さな値である190 mV/dec程度に制御されている。また、4T p-ch poly-Si TFTにおいて、γ値は理論値に近いものの、Vthは-1.7 V程度であり、多少負の側にある。N-ch TFTを利用して4T動作にてE/Dインバータを作成し、VDD=1.0 Vでの動作を確認した。
上記TFTに組み込む強誘電体HfZrO2の作製を継続して進めている。文部科学省ナノテクノロジープラットフォームの援助を受け、RTA（広島大学ナノデバイス・バイオ融合科学研究所を利用）の条件を確立し、X線回折にて強誘電体相の形成を確認している。CV測定を行った場合、強誘電体的性質を示す膜が形成されつつあるが、先行論文に比べるとその性質が弱い。現在、PMA・PDAの成膜条件の改良に取り組んでいる。
負性容量技術をガラス基板のpoly-Ge TFTに応用すべく、poly-Ge TFTの開発も同時に進めている。Cu金属触媒を用いた低温薄膜poly-Ge成長技術を確立し、4T poly-Ge系TFTの動作に成功するとともに、Cu-MIC poly-Geの結晶成長において、その場観察TEMを利用することにより、ナノサイズの融液を経由した結晶成長モードを世界で初めて直接観察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
強誘電体HfZrOの形成に手間取っている。強誘電体的な性能は見られるものの、既に発表されている論文の性能に比較すると不十分である。引き続き、成膜条件を変えて強誘電体形成に取り組んでいる。TFT開発は順調に進んでいると認識している。
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| Strategy for Future Research Activity |
負性容量ゲートに使用するTFT開発は順調に進んでいる。ゲート長3μmを再現性良く形成するためのプロセス条件の最適化を進める。強誘電体に関しては、成膜条件の最適化を進める。
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| Causes of Carryover |
コロナ渦において、本助成に関連した研究を進めている学生の実験制限（実験室入室制限や徹夜制限）により、消耗品の消費が予定より少なかったため。残額は少額であり、来年度の消耗品（ガス、薬品、ビニール手袋など）として使用する。
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