Fabrication of low temperature poly–Si thin film transistor using field aided lateral crystallization process

Hyun–woong Changª, Hyun–chul Kimª, Young–Bae Kim^b, Yu–hang Wang^c, and Duck–Kyun Choi ª, *

ª Department of Ceramic Engineering, Hanyang University, 17 Haengdang–dong, Seongdong–ku, Seoul 133–791, Korea.

^b Physics Department, 110 Cox Hall 2700 Stinson Dr. Box 8202 Raleigh, NC 27695, USA.

^c National Key Laboratory of Advanced Welding Production and Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China.

* Corresponding author:
duck@hanyang.ac.kr

Recibido el 9 de junio de 2006
Aceptado el 8 de septiembre de 2006

Abstract

Polycrystalline silicon thin film transistors (poly–Si TFTs) for LCD application were fabricated on glass substrate using the field–aided lateral crystallization (FALC) process. The crystallization of amorphous silicon (a–Si) was significantly enhanced when the electric field of 100V/cm was applied to selectively Ni–deposited a–Si film during thermal annealing at 500° in N2 ambient for 5 hrs. The channel of the transistors was directionally crystallized from the negatively biased electrode side. The field–effect mobility of the fabricated poly–Si TFTs was about 200.5 cm²/V–s. Therefore, the possibility of high–performance and low–temperature (<500°) poly–Si TFTs was demonstrated by using the Ni–FALC process.

Keywords: Field aided lateral crystallization; Ni catalyst; polycrystalline silicon thin film transistors; low temperature crystallization.

Resumen

Se fabricaron transistores de silicio policristalino de película delgada (TFTs poli–Si) para aplicación LCD en sustrato de vidrio mediante un proceso de cristalización lateral asistida por campo (FALC). La cristalización de silicio amorfo (a–Si) se reforzó significativamente cuando se aplicó un campo eléctrico de 100 V/cm a una película a–Si con deposición selectiva de Ni durante recocido térmico a 500° en ambiente de N2 por 5 horas. El canal de los transistores se cristalizó directamente del lado del electrodo con sesgo negativo. La movilidad del efecto de campo del TFT poli–Si fabricado era de 200.5 cm2/V–s. Por consiguiente, se comprobó la posibilidad de producir TFTs poli–Si de alto rendimiento y baja temperatura (<500°) por medio del proceso Ni–FALC.

Descriptores: Cristalización lateral asistido por campo; nanocatalizador de Ni; transistores de película delgada de silicio policristalino; cristalización a baja temperatura.

PACS:73.61.Jc;81.10.Jt

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Acknowledgment

This work was financially supported by the Korea Institute of Science and Technology Evaluation and Planning (KISTEP) through the National Research Laboratory (NRL) program. This work was also supported by a Korea Research Foundation Grant (KRF–2004–005–D00167).

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