СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОНСТРУКЦИИ С МДП-СТРУКТУРОЙ В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ И СИСТЕМА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ КОНТРОЛЯ Российский патент 2018 года по МПК G09G3/00 G02F1/133 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

В заявке на настоящее изобретение испрашивается приоритет на основании китайской заявки на патент CN 201410579313.7 под названием «Способ контроля конструкции с МДП-структурой в ТПТ и его система», поданной 24 октября 2014 г., которая приведена в полном объеме в описании настоящей заявки в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области техники жидкокристаллических дисплеев, в частности, к способу контроля конструкции с МДП-структурой (структурой металл - диэлектрик - полупроводник) в ТПТ (тонкопленочных транзисторах) и его системе.

Предпосылки создания изобретения

В последние годы с учетом тенденции утоньшения дисплеев широко использовались жидкокристаллические дисплеи (сокращенно ЖК-дисплеи) в различных электронных приборах, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, цветные телевизоры и т.д.

Жидкокристаллические дисплеи на тонкопленочных транзисторах производятся путем последовательного проведения процедур матрицы, ячейки и модуля. Среди всех процедур процедура матрицы, аналогичная процедуре полупроводника, включает формирование устройств на тонкопленочных транзисторах, пикселей и других структур на стеклянной подложке согласно соответствующим требованиям.

В отличие от процедуры полупроводника, в процессе производства тонкопленочных транзисторов структура металл-диэлектрик-полупроводник (сокращенно МПД-структура), по существу, использует нитрид кремния, выращенный методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (сокращенно ПХО или ПХГФО), вместо тонкого SiO₂, выращенного на кремниевой подложке методом прямого окисления, в качестве затвора для активации изоляционного слоя. Следовательно, свойства нитрида кремния очень важны для характеристик тонкопленочных транзисторов.

Однако, до сих пор отсутствует эффективный способ контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах в данной области техники, а также определения МДП-структуры в тонкопленочных транзисторах. Таким образом, способ нуждается в срочном решении вышеуказанных проблем.

Краткое описание изобретения

Одной из проблем, которые решаются настоящим изобретением, является создание способа контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах. Благодаря этому способу желательная МДП-структура может быть эффективно получена при проектировании МДП-структуры. Настоящее раскрытие изобретения дополнительно предусматривает систему контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах.

1) Настоящее изобретение предусматривает способ контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах, включающий: получение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре, рассчитанной путем вычисления; и оценку, достигает ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов, причем, если получается отрицательный результат оценки, параметры МДП-структуры корректируются так, чтобы после корректировки обеспечивалось достижение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов.

2) В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения в соответствии с пунктом 1) настоящего раскрытия изобретения этап получения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре, рассчитанной путем вычисления, дополнительно включает: получение кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик; определение значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре; и получение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре путем вычисления на основе максимального значения емкости на кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры и значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре.

3) В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения в соответствии с пунктом 1) или 2) настоящего раскрытия изобретения диэлектрическую постоянную ε_i нитрида кремния в МДП-структуре получают по следующей формуле:

где Cmax, di, A, и ε₀ соответственно являются максимальным значением емкости МДП-структуры, значением толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре, площадью электрода и вакуумной диэлектрической постоянной.

4) В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения согласно любому из пунктов с 1) по 3) этап получения кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик дополнительно включает: подачу сигнала высокочастотного напряжения в МДП-структуру, регулируя сигнал высокочастотного напряжения от первого напряжения до второго напряжения с заранее определенными интервалами напряжения, чтобы получить множество распределенных значений вольт-фарадных характеристик, и соединив все точки, представляющие распределенные значения вольт-фарадных характеристик, сформировать кривую вольт-фарадных характеристик МДП-структуры.

5) Согласно другому аспекту настоящего изобретения дополнительно предусматривается система контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах, содержащая: вычислительное устройство, которое выполнено с возможностью получения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре, рассчитанной путем вычисления; и устройство оценки, которое выполнено с возможностью оценки того, достигает ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов, причем, если получается отрицательный результат оценки, параметры МДП-структуры корректируются так, чтобы после корректировки обеспечивалось достижение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов.

6) В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения в соответствии с пунктом 5) настоящего раскрытия изобретения вычислительное устройство дополнительно содержит: контрольное устройство для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик, которое выполнено с возможностью получения кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик; устройство для измерения толщины пленки, которое выполнено с возможностью определения значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре; и вычислитель, который выполнен с возможностью получения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре путем вычисления на основе максимального значения емкости на кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры и значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре.

7) В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения в соответствии с пунктом 5) или 6) настоящего раскрытия изобретения вычислитель получает диэлектрическую постоянную ε_i нитрида кремния в МДП-структуре по следующей формуле:

где Cmax, di, A, и ε₀ соответственно являются максимальным значением емкости МДП-структуры, значением толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре, площадью электрода и вакуумной диэлектрической постоянной.

8) В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения в соответствии с любым из пунктов с 5) по 7) настоящего раскрытия изобретения контрольное устройство для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик содержит: измеритель высокочастотных вольт-фарадных характеристик, который выполнен с возможностью подачи сигнала высокочастотного напряжения в МДП-структуру и регулировки сигнала высокочастотного напряжения от первого напряжения до второго напряжения с заранее определенными интервалами напряжения, чтобы получить множество распределенных значений вольт-фарадных характеристик; и регистратор функции X-Y, который соединен с измерителем высокочастотных вольт-фарадных характеристик и выполнен с возможностью соединения всех точек, представляющих множество распределенных выходных значений вольт-фарадных характеристик с измерителя высокочастотных вольт-фарадных характеристик для формирования кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры.

По сравнению с предшествующим уровнем техники один или несколько вариантов осуществления настоящего изобретения имеют следующие преимущества.

Согласно настоящему изобретению характеристики диэлектрического слоя в предварительно спроектированной МДП-структуре проверяются для получения диэлектрической постоянной содержащегося в ней нитрида кремния. Затем оценивается, удовлетворяет ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния требованиям, предъявляемым к процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов, чтобы можно было определить, соответствует ли МДП-структура, разработанная в настоящее время, требуемой структуре. Если это не так, параметры МДП-структуры могут быть скорректированы для получения требуемой МДП-структуры. Следовательно, конструкция с МДП-структурой может эффективно контролироваться в соответствии с настоящим изобретением, благодаря чему улучшается функционирование и стабильность жидкокристаллических дисплеев на тонкопленочных транзисторах.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут более подробно объяснены в нижеследующем описании и частично станут очевидными из него или понятными путем реализации настоящего изобретения. Цели и преимущества настоящего изобретения будут достигаться посредством структуры, конкретно указанной в описании, формуле изобретения и прилагаемых чертежах.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи предназначены для дополнительного понимания настоящего изобретения и представляют собой одну часть описания. Они служат для объяснения настоящего изобретения в сочетании с вариантами осуществления изобретения, а не для ограничения настоящего изобретения каким-либо образом. На чертежах:

На фиг. 1 схематически показана блок-схема способа контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 2 схематически показана блок-схема способа измерения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 3 схематически показана МДП-структура;

На фиг. 4 показана эквивалентная схема МДП-структуры;

На фиг. 5 показан примерный график предварительно спроектированного МДП-конденсатора;

На фиг. 6 схематически показано поперечное сечение МДП-конденсатора, показанного на фиг. 5;

На фиг. 7 схематически показана структура системы контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 8 схематически показана структура контрольного устройства для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик 710; и

На фиг. 9 показан график кривой вольт-фарадных характеристик, полученной в результате проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик с помощью контрольного устройства 710.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Чтобы более подробно представить цель, техническое решение и преимущества настоящего изобретения, настоящее изобретение будет дополнительно подробно объяснено вместе с прилагаемыми чертежами.

Во время изготовления тонкопленочных транзисторов диэлектрический слой затвора может напрямую влиять на надежность изделий на тонкопленочных транзисторах. И в процессе изготовления обычно предполагается, что можно получить нитрид кремния с высокой диэлектрической постоянной и минимально подверженный ионным загрязнениям, а между нитридом кремния и полупроводниковым слоем существуют лишь незначительные межфазные дефекты. Таким образом, изделия на тонкопленочных транзисторах с прекрасными свойствами и высокой надежностью могут быть защищены. В вариантах осуществления настоящего изобретения процедура изготовления может быть оптимизирована, главным образом, путем проверки диэлектрической постоянной диэлектрического слоя нитрида кремния в МДП-структуре, как было предусмотрено. Следовательно, может быть получена желательная МДП-структура, имеющая высокую диэлектрическую постоянную нитрида кремния.

Вариант осуществления 1

На фиг. 1 схематически показана блок-схема способа контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Обратимся к фиг. 1, чтобы проиллюстрировать этапы способа.

На этапе S110 диэлектрическая постоянная нитрида кремния в МДП-структуре, как и было предусмотрено, получается путем вычисления.

Ниже будет приведен пример, поясняющий, как можно вычислить диэлектрическую постоянную нитрида кремния в МДП-структуре. На фиг. 2 схематически показана блок-схема подэтапов на этапе S110 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 2, на подэтапе S1101 кривая статических вольт-фарадных характеристик (сокращенно C-V кривая) исследуемой МДП-структуры может быть сначала получена путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик. В частности, сигнал высокочастотного напряжения может быть подан в МДП-структуру и отрегулирован от первого напряжения до второго напряжения с заранее определенными интервалами напряжения, чтобы получить множество распределенных значений вольт-фарадных характеристик. Все точки, представляющие множество распределенных значений вольт-фарадных характеристик, могут быть соединены для формирования кривой статических вольт-фарадных характеристик МДП-структуры.

Затем, как показано на подэтапе S1102, может быть определено значение толщины пленки нитрида кремния в исследуемой МДП-структуре. Наконец, на подэтапе S1103 диэлектрическая постоянная нитрида кремния в исследуемой МДП-структуре может быть получена путем вычисления, основанного на максимальном значение емкости на кривой статических вольт-фарадных характеристик исследуемой МДП-структуры и значение толщины пленки нитрида кремния в исследуемой МДП-структуре.

На подэтапе S1103 диэлектрическую постоянную ε_i нитрида кремния в МДП-структуре получают по следующей формуле:

где Cmax, di, A, и ε₀ соответственно являются максимальным значением емкости МДП-структуры, значением толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре, площадью электрода и вакуумной диэлектрической постоянной.

На этапе S120 оценивается, достигает ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов. Если получается отрицательный результат оценки, параметры МДП-структуры корректируются так, чтобы после корректировки обеспечивалось достижение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов.

Изобретатель настоящего изобретения приобрел следующие знания в ходе многочисленных исследований.

МДП-структура подобна плоскому конденсатору, сформированному из металла и диэлектрика, как показано на фиг. 3. Тем не менее, поскольку плотность заряда в полупроводнике может быть намного меньше, чем в металле, зона объемного заряда, сформированная электрическими зарядами, имеет определенную толщину (обычно порядка микрона) на поверхности полупроводника (аморфный кремний 50, как показано на чертеже), принимая во внимание, что он просто образует тонкую пленку (примерно 0,1 нм) на поверхности металла. На фиг. 4 показана эквивалентная схема МДП-структуры. Толщина зоны объемного заряда на поверхности полупроводника меняется с напряжением смещения V_G. Поэтому МДП-конденсатор является дифференциальным, в частности, как показано в формуле (1):

где Q_G является плотностью поверхностного заряда на металлическом электроде, а A - площадь электрода.

Необходимо, чтобы идеальная МДП-структура удовлетворяла следующим требованиям: (а) разность рабочих функций между металлом и полупроводником должна быть равна нулю (то есть идеальный омический контакт достигается посредством слоя N+ 40 на чертеже); (b) изолирующий слой затвора из нитрида кремния (далее называемый изолирующим слоем SiN_x или SiN_x) 60 не имеет заряда; и (3) на пограничном слое между изолирующим слоем SiN_x 60 и полупроводником не существует пограничного состояния. Напряжение смещения V_G частично действует на SiN_x, называемое V_i, а частично в зоне объемного заряда на поверхности полупроводника, называемое V_s. То есть, V_G удовлетворяет формуле (2) следующим образом:

где V_s можно также назвать поверхностным потенциалом.

Так как заряды в зоне объемного заряда на поверхности полупроводника и на металлическом электроде имеют одинаковые количественные характеристики, но противоположные электрические свойства, то существует следующая формула (3):

где Q_SC является поверхностной плотностью электрического заряда в зоне объемного заряда на поверхности полупроводника.

Поэтому, когда формулы (2) и (3) подставляются в формулу (1), можно получить формулу (4):

Формула (4) выше показывает, что МДП-конденсатор сформирован конденсаторами C_i и C_s, последовательно соединенными друг с другом, и имеет эквивалентную схему, показанную на фиг. 4. C_i представляет собой конденсатор слоя нитрида кремния с SiN_x в качестве диэлектрика, и его значение не будет меняться в зависимости от V_G, a C_s обозначает конденсатор зоны объемного заряда на поверхности полупроводника (аморфный кремний 50), и его значение будет меняться в зависимости от V_G. Следовательно:

В формулах (5) и (6) ε_i, d_i и ε₀ соответственно являются относительной диэлектрической постоянной SiN_x, толщиной диэлектрического слоя SiN_x и вакуумной диэлектрической постоянной. Из формул (4) и (5) можно сделать вывод, что максимальная емкость МДП-структуры следующая:

Поэтому диэлектрическая постоянная нитрида кремния в МДП-структуре может быть вычислена следующим образом:

Чтобы дополнительно объяснить способ настоящего изобретения, ниже будет приведен пример.

Пример

Можно предположить, что конструктивная структура МДП-конденсатора показана на фиг. 5, с поперечным сечением, показанным на фиг. 6.

На фиг. 5 показан вид сверху структуры, предназначенной для изделия в соответствии с настоящим изобретением, которая образует круг диаметром 500 мкм. Нетрудно понять, что размер диаметра не следует рассматривать как ограничение, а просто как пример. Специалисты в данной области техники могут выбрать любой размер по мере необходимости. Круговое поперечное сечение, показанное на фиг. 6, содержит снизу вверх стеклянную подложку 70 в качестве основания, первый слой металла 10 (металлический слой затвора), изолирующий слой затвора из нитрида кремния 60, полупроводниковый аморфный слой 50, слой N+ 40, второй слой металла 20 (металлический слой истока) и пассивирующий защитный слой из нитрида кремния 30.

Первый слой металла 10 (металлический слой затвора), полупроводниковый аморфный слой 50, слой N+ 40 и второй слой металла 20 (металлический слой истока) образуют круговую диаграмму, как показано на фиг. 5. Кроме того, первый слой металла 10 и второй слой металла 20 каждый приводит к прямоугольной площадке, имеющей размер 200 мкм * 300 мкм, для контакта с контрольным штырьком во время процедуры проверки. Толщина каждого из вышеуказанных слоев определяется процедурой изготовления тонкопленочных транзисторов и формируется при этом. Безусловно, вышеупомянутые размеры - это только примеры, не исключающие другие размеры конструкции.

На вышеуказанные площадки, контактирующие с двумя слоями металла, подается сигнал высокочастотного напряжения 1 МГц, который регулируется от -20 В до 20 В. Множество значений вольт-фарадных характеристик записывается с интервалами 50 мВ или 100 мВ при комнатной температуре, так что получается соответствующая C-V кривая. Максимальное значение емкости С МДП-структуры может быть затем получено согласно C-V кривой. Как можно понять из формулы (7), это максимальное значение емкости приблизительно равно емкости нитрида кремния в МДП-структуре.

Между тем, значение толщины пленки нитрида кремния можно измерить с помощью устройства для измерения толщины или сканирующего электронного микроскопа (сокращенно SEM) в процессе изготовления. Диэлектрическая постоянная нитрида кремния в исследуемой МДП-структуре может быть вычислена в соответствии с зависимостью между значением толщины пленки, площадью электрода, вакуумной диэлектрической постоянной и емкостью. Более высокое значение диэлектрической постоянной указывает на более впечатляющие изоляционные свойства нитрида кремния.

Наконец, оценивается, достигает ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов. Если нет, МДП-структура, разработанная в настоящее время, еще не удовлетворяет требованиям, и поэтому ее параметры должны быть дополнительно скорректированы.

Кроме того, МДП-структура, которая была разработана, также может быть проверена на качество ее функционирования. В частности, сначала может быть получена первая C-V кривая МДП-структуры. Затем МДП-структура сначала смещается при определенной температуре, а затем восстанавливает исходное положение. Вторая C-V кривая восстановленной МДП-структуры может быть дополнительно получена и сравнена с первой C-V кривой. Сдвиг на более низкое напряжение второй C-V кривой от первой C-V кривой указывает на лучшее функционирование нитрида кремния и более высокую надежность тонкопленочных транзисторов.

Согласно настоящему изобретению характеристики диэлектрического слоя в предварительно разработанной МДП-структуре проверяются для получения диэлектрической постоянной содержащегося в ней нитрида кремния. Затем оценивается, удовлетворяет ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния требованиям, предъявляемым в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов, чтобы можно было определить, соответствует ли МДП-структура, разработанная в настоящее время, требуемой структуре. Если нет, параметры МДП-структуры могут быть скорректированы для получения желаемой МДП-структуры. Следовательно, конструкция с МДП-структурой может эффективно контролироваться в соответствии с настоящим изобретением, благодаря чему улучшается функционирование и стабильность жидкокристаллических дисплеев на тонкопленочных транзисторах.

Вариант осуществления 2

На фиг. 7 схематически показана структура системы контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Обратимся к фиг. 7, чтобы подробно проиллюстрировать структуру и функцию системы в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 7, система содержит вычислительное устройство 700 и устройство оценки 800, соединенное с ним.

Вычислительное устройство 700 выполнено с возможностью получения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре, рассчитанной путем вычисления.

Устройство оценки 800 выполнено с возможностью оценки того, достигает ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов, причем, если получается отрицательный результат оценки, параметры МДП-структуры корректируются так, чтобы после корректировки обеспечивалось достижение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов.

Вычислительное устройство 700 дополнительно содержит: контрольное устройство для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик 710 (сокращенно контрольное устройство высокочастотных C-V), которое выполнено с возможностью получения кривой статических вольт-фарадных характеристик МДП-структуры путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик

На фиг. 8 схематически показана структура контрольного устройства для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик 710. Как показано на фиг. 8, контрольное устройство для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик 710 содержит: измеритель высокочастотных вольт-фарадных характеристик 711 (измеритель высокочастотных C-V, как показано на чертеже), который выполнен с возможностью подачи сигнала высокочастотного напряжения в МДП-структуру (отмечено «образец» на чертеже), предусмотренную на платформе образца 713, и регулировки сигнала высокочастотного напряжения от первого напряжения до второго напряжения с заранее определенными интервалами напряжения, чтобы получить множество распределенных значений вольт-фарадных характеристик.

Регистратор функции X-Y 712, который соединен с измерителем высокочастотных вольт-фарадных характеристик 711 и выполнен с возможностью соединения всех точек, представляющих множество распределенных выходных значений вольт-фарадных характеристик с измерителя высокочастотных вольт-фарадных характеристик 711 для формирования кривой статических вольт-фарадных характеристик МДП-структуры.

Кроме того, контрольное устройство для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик 710 дополнительно содержит нагревательный блок 714, блок регулирования температуры 715 и блок охлаждения воды 716. Эти блоки могут быть установлены для проверки функционирования МДП-структуры, которая была разработана. В частности, сначала может быть получена первая C-V кривая (кривая статических вольт-фарадных характеристик) МДП-структуры. Затем МДП-структура сначала смещается при определенной температуре, а затем восстанавливает исходное положение. Вторая C-V кривая (кривая статических вольт-фарадных характеристик) восстановленной МДП-структуры может быть дополнительно получена и сравнена с первой C-V кривой. Сдвиг на более низкое напряжение второй C-V кривой от первой C-V кривой указывает на лучшее функционирование нитрида кремния и более высокую надежность тонкопленочных транзисторов.

Устройство для измерения толщины пленки 720 выполнено с возможностью определения значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре.

Вычислитель 730 выполнен с возможностью получения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре путем вычисления на основе максимального значения емкости на кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры и значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре.

В частности, вычислитель 730 получает диэлектрическую постоянную ε_i нитрида кремния в МДП-структуре по следующей формуле:

В вышеуказанной формуле Cmax, di, A, и ε₀ соответственно являются максимальным значением емкости МДП-структуры, значением толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре, площадью электрода и вакуумной диэлектрической постоянной.

Контрольное устройство для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик 710 может быть использовано для проверки на следующих этапах.

Для начала, измеритель высокочастотных вольт-фарадных характеристик 711 и регистратор функции X-Y 712 могут быть оба включены и предварительно прогреты в течение 10 мин. Затем могут быть определены нулевая точка и диапазон измерения регистратора функции X-Y 712. Кроме того, соответствующий диапазон измерения емкости измерителя высокочастотных вольт-фарадных характеристик 711 может быть выбран в соответствии с максимальным значением емкости исследуемого образца, который может быть оценен на основе известной площади электрода и толщины слоя окисления. Выбранный диапазон измерения емкости должен быть скорректирован. Измеритель высокочастотных вольт-фарадных характеристик 711 может выдавать значения емкости в соответствии с временем жизни неосновных носителей образца. Регистратор функции X-Y 712 может определять C-V кривую напряжения смещения на основе выходных значений. C-V кривая напряжения смещения в этот момент, однако, не такая, как требуется. Впоследствии сигнал высокочастотного напряжения 1 МГц может использоваться для проверки с предварительно выбранной скоростью 100 мВ в секунду. Если кривая глубокого обеднения все еще должна быть получена, скорость должна быть уменьшена до получения C-V кривой статических характеристик.

Вычислитель 730 может получить максимальное значение емкости Cmax при комнатной температуре в соответствии с C-V кривой статических характеристик.

Устройство для измерения толщины пленки 720 или сканирующий электронный микроскоп могут быть использованы для получения значения толщины пленки нитрида кремния путем измерения. Вычислитель 730 может, наконец, получить диэлектрическую постоянную нитрида кремния путем вычисления на основе максимального значения емкости и значения толщины пленки из нитрида кремния.

Измеритель высокочастотных вольт-фарадных характеристик 711 и регистратор функции X-Y 712 были использованы для проверки конструкции изделия, и C-V кривая, полученная в результате, показана на фиг. 9, с Cmax=3.212E-11F, A=πr²=3.14×(258×10^-6)²=2.09×10^-7(m²), и ε₀=8.85×10^-12 F/m.

Использовались сканирующий электронный микроскоп и нанотехнологии, и было установлено, что значение толщины пленки нитрида кремния составляет: di=3562A=3.562×10^-7 m.

Следовательно,

В этот момент диэлектрическая постоянная нитрида кремния затвора равна 6,18, что является относительно высоким значением в пределах установленного диапазона от 5,8 до 6,3. Таким образом, это изделие может серийно выпускаться как готовое изделие.

Согласно настоящему изобретению характеристики диэлектрического слоя в предварительно спроектированной МДП-структуре проверяются для получения диэлектрической постоянной содержащегося в ней нитрида кремния. Затем оценивается, удовлетворяет ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния требованиям, предъявляемым к процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов, чтобы можно было определить, соответствует ли МДП-структура, разработанная в настоящее время, требуемой структуре. Если это не так, параметры МДП-структуры могут быть скорректированы для получения требуемой МДП-структуры. Следовательно, конструкция с МДП-структурой может эффективно контролироваться в соответствии с настоящим изобретением, благодаря чему улучшается функционирование и стабильность жидкокристаллических дисплеев на тонкопленочных транзисторах.

Вышеприведенное описание не следует истолковывать как ограничения настоящего изобретения, а просто как примеры его предпочтительных вариантов осуществления. Любые изменения или замены, которые могут быть легко предусмотрены специалистами в данной области техники, предполагаются в пределах области действия настоящего изобретения. Следовательно, область действия настоящего изобретения должна регулироваться областью действия, определенной в формуле изобретения.

Изобретение относится к области техники жидкокристаллических дисплеев, в частности к контролю конструкции с МДП-структурой (структурой металл - диэлектрик - полупроводник) в ТПТ (тонкопленочных транзисторах) и его системе. Раскрыт способ контроля конструкции с МДП-структурой (структурой металл - диэлектрик - полупроводник) в ТПТ (тонкопленочных транзисторах). Техническим результатом является обеспечение улучшения функционирования и стабильности жидкокристаллических дисплеев на тонкопленочных транзисторах за счет эффективного контроля конструкции МДП-структуры. В способе контроля конструкции с МДП-структурой в ТПТ получают диэлектрическую постоянную нитрида кремния в МДП-структуре, рассчитанную путем вычисления. Оценивают, достигает ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния значения, заданного в процедуре изготовления ТПТ. Корректируют параметры МДП-структуры так, чтобы после корректировки обеспечивалось достижение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре значения, заданного в процедуре изготовления ТПТ. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах, включающий:

получение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре, рассчитанной путем вычисления; и

оценку, достигает ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов,

причем, если получается отрицательный результат оценки, параметры МДП-структуры корректируются так, чтобы после корректировки обеспечивалось достижение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап получения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре, рассчитанной путем вычисления, дополнительно включает:

получение кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик;

определение значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре и

получение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре путем вычисления на основе максимального значения емкости на кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры и значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что диэлектрическую постоянную ε_i нитрида кремния в МДП-структуре получают по следующей формуле:

,

где Cmax, di, A, и ε₀ соответственно являются максимальным значением емкости МДП-структуры, значением толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре, площадью электрода и диэлектрической постоянной в вакууме.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что этап получения кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик дополнительно включает:

подачу сигнала высокочастотного напряжения в МДП-структуру, регулируя сигнал высокочастотного напряжения от первого напряжения до второго напряжения с заранее определенными интервалами напряжения, чтобы получить множество распределенных значений вольт-фарадных характеристик, и соединение всех точек, представляющих распределенные значения вольт-фарадных характеристик, для формирования кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что этап получения кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик дополнительно включает:

подачу сигнала высокочастотного напряжения в МДП-структуру, регулируя сигнал высокочастотного напряжения от первого напряжения до второго напряжения с заранее определенными интервалами напряжения, чтобы получить множество распределенных значений вольт-фарадных характеристик, и соединение всех точек, представляющих распределенные значения вольт-фарадных характеристик, для формирования кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры.

6. Система контроля конструкции с МДП-структурой в тонкопленочных транзисторах, содержащая:

вычислительное устройство, выполненное с возможностью получения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре, рассчитанной путем вычисления; и

устройство оценки, выполненное с возможностью оценки того, достигает ли диэлектрическая постоянная нитрида кремния значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов,

причем, если получается отрицательный результат оценки, параметры МДП-структуры корректируются так, чтобы после корректировки обеспечивалось достижение диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре значения, заданного в процедуре изготовления тонкопленочных транзисторов.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что вычислительное устройство дополнительно содержит:

контрольное устройство для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик, выполненное с возможностью получения кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры путем проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик;

устройство для измерения толщины пленки, выполненное с возможностью определения значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре; и

вычислитель, выполненный с возможностью получения диэлектрической постоянной нитрида кремния в МДП-структуре путем вычисления на основе максимального значения емкости на кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры и значения толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре.

8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что вычислитель получает диэлектрическую постоянную ε_i нитрида кремния в МДП-структуре по следующей формуле:

,

где Cmax, di, A, и ε₀ соответственно являются максимальным значением емкости МДП-структуры, значением толщины пленки нитрида кремния в МДП-структуре, площадью электрода и диэлектрической постоянной в вакууме.

9. Система по п. 7, отличающаяся тем, что контрольное устройство для проверки высокочастотных вольт-фарадных характеристик содержит:

измеритель высокочастотных вольт-фарадных характеристик, выполненный с возможностью подачи сигнала высокочастотного напряжения в МДП-структуру и регулировки сигнала высокочастотного напряжения от первого напряжения до второго напряжения с заранее определенными интервалами напряжения, чтобы получить множество распределенных значений вольт-фарадных характеристик; и

регистратор функции X-Y, соединенный с измерителем высокочастотных вольт-фарадных характеристик и выполненный с возможностью соединения всех точек, представляющих множество распределенных выходных значений вольт-фарадных характеристик с измерителя высокочастотных вольт-фарадных характеристик, для формирования кривой вольт-фарадных характеристик МДП-структуры.