氮氧化矽閘介電質用於非晶矽薄膜電晶體特性的研究

Abstract

近年來多層結構積體電路技術中，氮氧化矽薄膜常用做保護層或絕緣層，其物理特性 和氮化矽薄膜相近似。改變氮化矽中氧原子的摻雜濃度，我們可以得到具有不同折射 係數及較佳物性的氮氧化矽膜。折射係數被當做指標，嘗試找尋適當的氮化矽及氮氧 化矽膜做為非晶矽薄膜電晶體的閘絕緣層。所以電漿加強式化學氣相沈積不同折射係 數的氮化矽及氮氧化矽，測量其沈積率、均勻性、蝕刻率和紅外線穿透光譜，以瞭解 它們的沈積與組成，然後再以 500到1000埃，根據以上試出的絕緣膜製成金絕半電容 ，測量其電流對電壓及電容對電壓的特性，藉以計算出介電常數、平能帶電壓、平能 帶電壓漂移和崩潰電場強度。高氧摻雜量可使氮氧化矽中的矽懸鍵和矽氫鍵有效的被 減少，這些鍵被認為是影響膜穩定性的主要原因。再用折射係數分別為1.6 至2.3 及 1.8 到2.3 的氮化矽與氮化矽做非晶矽薄膜電晶體的閘絕緣層。高氧摻雜濃度的氮氧 化矽閘介電層可使非晶矽薄膜電晶體具有較高的開╱關電流比、場效移動率、起始電 壓及穩定性。最後，電晶體的非晶矽層用0.225 及0.562 兩種氫╱矽烷比沈積以比較 其電性和討論氫在非晶矽中的鈍化作用，高氫含量的非晶矽膜可使薄膜電晶體有較高 的場效移動率，而低氫含量可使電晶體有較低的關電流而提升開╱關電流比。故調整 適當的氫╱矽烷沈積電晶體的非晶矽層，就能製成合乎要求的元件。