電漿輔助化學氣相蒸鍍非晶矽之再結晶

Abstract

近年來由於液晶顯示器之發展, 使得複晶矽薄膜電晶體之重要性大幅提高。而對於複 晶矽薄膜電晶體而言晶粒之大小影響電性甚大。因此近年來皆專注於大晶粒複晶矽薄 膜之研制。大部分大晶粒複晶矽薄膜之研究皆以低壓化學氣相蒸鍍之非晶矽為主, 而 鮮少有關於電漿輔助化學氣相蒸鍍非晶矽之再結晶之報導。本研究深入探討電漿輔助 化學氣相蒸鍍非晶矽之再結晶現象。并利用成長速率與溫度之關係研究電漿輔助化學 氣相蒸鍍非晶矽之成長機構。另外以穿透式電子顯微鏡研究非晶矽薄膜之再結晶現象 及測量晶粒大小。同時我們利用再結晶之薄膜制作完成薄膜電晶體并加以電性測量。 由實驗結果發現非晶矽之成長速率在150 度以下隨溫度之昇高而下降, 在150 度以上 隨溫度昇高而增加, 因此可以確定150 度以下因再蒸發作用而顯示類似物理氣相蒸鍍 之成長機構,150度以上因表面反應而顯示類以化學氣相蒸鍍之成長機構。而且歐傑縱 深分析中發現低溫成長之非晶矽中氧含量較高, 因而延長了再結晶之孕育期。經過6 44度之退火可以得到晶粒大小為4000埃之複晶矽薄膜。而二氟化硼及磷之離子佈植皆 有助非晶矽之再結晶。但只有磷離子佈植有助於晶粒之長大, 因為磷減少非晶矽之成 核速率卻增加晶粒生長速率, 故可得到大於1 微米晶粒大小之複晶矽。由電漿輔助化 學氣相蒸鍍非晶矽經再結晶后形成之複晶矽所制成之薄膜電晶體具有較低的關閉電流 顯示此制程在微電子工業中具有發展應用上的潛力。