高性能低溫(≦750℃)複晶矽薄膜電晶體之探討

Abstract

低於750℃ 制程溫度之復晶矽薄膜電晶體已被成功地研制。本文主要在探討復晶矽薄 膜的及介電層的厚度和介電層的結構, 如氧化層/ 氮化層雙層結構和氧化層/ 氮化層 / 氧化層三層結構, 對低溫研制之復晶矽薄膜電晶體特性的影響。經由電流–電壓的 電性曲線取得了載子移動率、臨界電壓及開/ 關電流比等參數, 我們發現降低復晶矽 薄膜的厚度可改善復晶矽薄膜電晶體的特性, 例如減少漏電流和提高開/ 關電流比。 降低閘極介電層的厚度亦可改善復晶矽薄膜電晶體的電性, 這可以歸因於較薄的介電 層厚度有較大的閘極電容值, 因而降低了臨界電壓值應提高開狀態的電流值和開/ 關 電流比。藉著濕式再氧化之技術, 擁有氧化層/ 氮化層/ 氧化層三層結構之復晶矽薄 膜電晶體會得到比具有氧化層/ 氮化層雙層結構之復晶矽薄膜電晶體有較佳的電特性 。這可以下面所提的理由來加以解釋。首先, 經由濕式再氧化的氮化層由於氧原子的 介入, 消除了氮化層里面的不完全鍵結, 因而改善了這一氮化層的特性。再者, 底層 的氧化層所受的應力亦會因上面氮化層的不完全鍵結的減少而降低。所以整個閘極介 電層的特性皆改善, 進而提高了復晶矽薄膜電晶體的電性。 總之, 在750℃ 以下, 用較薄的復晶矽薄膜和較薄的閘極介電層( 約200 ),再藉由濕 式再氧化的技術, 可得到特性較佳的復晶矽薄膜電晶體, 且可符合應用在大型平面顯 示器的電性要求。