電漿輔助化學氣相沈積法成長的二氧化矽及非晶矽薄膜電晶體

Abstract

由本研究群自行設計的電漿輔助化學氣相沈積系統，在攝氏溫度250∼350℃間，藉 由高流量的氦氣來稀釋矽甲烷和氧化氮的混合氣體，已成功地沈積出材質甚佳的電 漿二氧化矽薄膜，並且在材料和電氣特性的分析下，尋找出最佳的沈積條件。吾人 利用金氧半電容器的結構，來量測其〝電流－電壓〞以及〝電容－電壓〞特性，諸 如崩潰電場強度，崩潰電荷密度等，並求出電漿二氧化矽和單晶矽之間的〝介面捕 捉陷阱密度〞。我們發現由攝氏溫度250℃所成長的電漿二氧化矽，在經〝溫度400 ℃氮氣退火處理〞後，具有較低的介面捕捉陷阱密度，僅約 ４×１０10 ｃｍ-2 ｅＶ-1左右，然而溫度 350℃所成長的電漿二氧化矽，在加電壓和加熱的測試中具 有較佳的穩定性。吾人發覺〝氮氣退火處理〞可以很明顯地降低電漿二氧化矽和單 晶矽之間的介面捕捉陷阱密度。最後，我們利用這些電漿二氧化矽，來作為非晶矽 薄膜電晶體的閘極介電絕緣膜。發現使用材質好的非晶矽薄膜，在低溫退火後，可 得到〝開╱關電流比〞將近１０6 ，而〝場效載子移動率〞可達0.59 cm□/V-sec 左右，是非常不錯的非晶矽薄膜電晶體特性。