一種具有奈米線通道的新穎多晶矽薄膜電晶體製作與特性之研究

Abstract

在本篇論文中，我們製作了一種具有奈米線通道的新穎多晶矽薄膜電晶體，並測量了它的特性。一般來說，製作奈米線結構需要昂貴的設備或運用複雜的過程。我們提出一種簡單快速製備奈米線之方法。利用一般製作氧化層邊襯（oxide spacer）之方法概念，以底閘極薄膜電晶體結構來形成多晶矽邊襯奈米線通道（poly-Si sidewall spacer nano-wire channel）。可藉由調整閘極高度、非晶矽沉積厚度和蝕刻時間，來控制此邊襯之直徑至30nm以下。此製作程序與傳統製程設備相容，且不需要其它困難的技術。元件完成總共只需要四道光罩，是低成本的製程。 在研究中，我們測量了不同條件的奈米線通道之元件特性。為了更進一歩改善元件特性，我們對元件分別做了N2/H2退火及NH3電漿處理。我們發現NH3電漿處理比N2/H2退火能更有效改善元件特性，例如：鈍化缺陷、降低漏電流、提升載子遷移率、增強開啟電流等。NH3電漿處理對於元件輸出特性也有所改善，在高汲極偏壓下能有效抑制kink effect。在文中，我們也分析並討論了有關漏電流的造成因素，並提出了兩個造成漏電流的機制和其他影響漏電流的可能原因。 在未來，為了改善原件特性，有效減少多晶矽薄膜的缺陷是很重要的。而使用金屬誘發側向結晶法和準分子雷射結晶法，可以達到增大多晶矽結晶的目的，相信可以大大提升元件特性。只要元件特性夠好，此元件技術可以應用在各種先進應用方面。