開發具備新型堆疊式閘極氧化層與自動對準增高式源/汲極結構之高效能低溫複晶矽薄膜電晶體(I)

Abstract

本計劃主旨在於開發高品質的低溫堆疊式閘極氧化層以及自動對準升起型源/涉極的新型結構 低溫多晶矽薄膜電晶體及其製作方法。在此計劃中，我們提出二種高品質低溫堆疊式氧化層的製作 方法，並將其應用於我們提出的新型結構低溫多晶矽薄膜電晶體，如此的組合可大幅提昇薄膜電晶 體的場效電子遷移率、驅動電流以及元件整體的電流開/關比，並降低漏電流，以期獲得高效能低溫 複晶矽薄膜電晶體，並實現將周邊驅動電路製作於玻璃基板上的願景。 我們所提出的第一種新穎低溫堆疊式閘極氧化層是由四乙氧基矽/ 氮氧化矽 (TEOS/Oxynitride) 此兩種絕緣膜所組成的。此新穎堆疊式氧化層，利用電漿增強式化學氣相沈積 系統 (PECVD) 採連續製程方式，連續堆疊氮氧化矽絕緣層與TEOS 絕緣層，完全不會增加製程的複 雜度，非常適合作為TFT-LCD 產業的大尺寸面板之量產關鍵製程技術。 第二種新穎低溫堆疊式閘極氧化層是三層式的ONO 結構絕緣膜，由TEOS/Nitride/Oxynitride 此三層所組成。此ONO 結構氧化層是基於先前兩層式TEOS/Oxynitride 堆疊閘極氧化層的研發下， 進一步改良加入介電常數約為SiO2 兩倍的nitride 當作中間層，藉此提高閘極電容，進一步提升元 件的轉導而提升TFT 元件的電流驅動力。 為了更進一步改善低溫多晶矽薄膜電晶體的驅動電流，我們提出新型的自動對準式增高型源/汲 極結構的多晶矽薄膜電晶體，在雷射退火時，因為此新結構產生的溫度梯度效應，可以在通道中形 成晶粒較大複晶矽薄膜，進而提升元件的場效電子遷移率，另一方面增高型的源/汲極更可以降低元 件串聯電阻，更加大幅的提升元件特性，最後我們將先前開發的高品質閘極氧化層應用到此新型元 件中，將可獲得高效能的低溫多晶矽薄膜電晶體。 本計劃分三年實施，本年度首先開發出第一種高品質低溫堆疊式閘極氧化層的製作方法，找出 N2O 電漿氧化的最佳製程條件。第二年開發出第二種三層式的ONO 堆疊式閘極氧化層的製作方法，以 及三層堆疊氧化層的最佳厚度比例，以期獲得最佳電性與可靠度。在第三年，我們將在第一年與第 二年所開發出的新型堆疊式閘極氧化層應用到新穎的元件結構上，將可大幅提升元件電特性與可靠 度，此舉將可開發出超高效能的低溫多晶矽薄膜電晶體。