底閘極多晶矽薄膜電晶體結晶方式之研究

Abstract

以各種不同的結晶方式改善多晶矽薄膜電晶體的製程或特性，近年來受到廣泛的研究。一般而言，多晶矽薄膜結晶方式分為固相結晶和雷射退火結晶兩大類，在本論文中，吾人分別針對此兩類各提出一種結晶製程來製作底閘極多晶矽薄膜電晶體，固相結晶方面是採用旋塗奈米鈀溶液的方式來達到金屬誘發結晶﹔雷射退火結晶方面則利用沈積熱滯留層的方式來改善結晶狀態。而使用底閘極結構，除了減少製程複雜度外，針對目前日漸普及的汽車電子，亦能提供一個降低背照光漏電的參考途徑。 在金屬誘發結晶製程中，有別於傳統使用濺鍍的方式沈積金屬層，吾人採用旋塗奈米鈀溶液於非晶矽薄膜上，經由爐管退火成功轉變為多晶矽薄膜。藉拉曼和場發射掃描式電子顯微鏡輔助分析，吾人得知此製程在450。C即可形成結晶，而在550。C下的結晶速率約為每小時4μm，是傳統SPC的十倍。最後吾人亦實際應用此製程成功製作出底閘極多晶矽薄膜電晶體。 在準分子雷射退火製程方面，我們利用SiON薄膜的半穿透特性作為熱滯留層覆蓋在非晶矽薄膜上，並在雷射退火之後以時差式光學反射分析儀來做結晶狀況的分析。吾人從分析結果中證實加上熱滯留層的確可以增加非晶矽在雷射退火下熔融態時間，而從場發射掃描式電子顯微鏡輔助分析下，也證實了此法有助於多晶矽晶粒的成長，甚至達到橫向長晶的目的。