非晶矽薄膜電晶體之研製

Abstract

因應近年來在液晶顯示器、影像偵測元件及紙寬印表機等諸方面的廣泛應用, 低溫制 程、大面積矩陣式的氫化非晶矽薄膜電晶體已愈趨成為研究重點。由於氫化非晶矽屬 低溫制成材料, 須於350℃ 以下沉積才有適合應用的良好電特性, 故非晶矽薄膜電晶 體的裝程均限制於300℃ 以下。因而電漿輔助化學氣相沉積法成為研制非晶矽薄膜電 晶體的最合適與最經濟的方法。 本文采用電漿輔助化學氣相沉積法成長氮化矽及氧化矽作為閘極介電層, 氫化非晶矽 作為主動層來研制非晶矽薄膜電晶體。文中首先對上述薄膜的沉積制程作描述, 同時 深入探討沉積時制程參數, 如聲頻功率、反應室壓力、氣源流量、氣體混合比以及基 座溫度對薄膜品質之效應。繼而以上述最佳參數沉積薄膜印證於元件上。最后并探討 閘極介電層及非晶矽薄膜的厚度對電晶體的開關電流比、臨界電壓與等效載子遷移率 等諸電性的影響。 實驗發現薄膜電晶體的幾何效應將對電特性造成影響。在不影響良率的情況下, 減低 閘極介電層或氫化非晶矽主動層之厚度將會增強元件的諸元電性。同時以氮化矽及氧 化矽複層閘極結構將比同等效厚度的氮化矽對元件有較佳的電特性改善。本文中亦以 實際元件之特性曲線為例, 來探討氫化非晶矽薄膜電晶體的元件物理, 并就元件在各 種閘極電壓下其運作形態和非晶矽能階帶溝內的局限能階的關系作深入探索。