新式結構與四氟化碳電漿處理在複晶矽薄膜電晶體應用之研究

Abstract

利用複晶矽薄膜電晶體製作畫素元件及週邊驅動電路並將之積體化於大面積玻璃基板已 是未來製作平面主動式陣列液晶顯示器(AMLCD』s)的趨勢。本計畫中我們提出數種改善複晶 矽薄膜電晶體特性的技術，包括新式四氟化碳電漿對通道缺陷鈍化修補(passivation)、新元件 結構的發展以及金屬引發側向結晶法(MILC)於非晶矽轉變成複晶矽的應用。 以新式的四氟化碳(CF4)電漿的表面前處理可以在低溫環境下有效地將氟(F)導入複晶矽 中，藉以修補複晶矽薄膜中晶體邊界缺陷，因為矽與氟的強鍵結可以有效的抵擋元件在高溫 及熱載子作用下的劣化，並以此四氟化碳(CF4)電漿的表面前處理方法來研究氟鈍化的機制以 及其對於低溫複晶矽薄膜電晶體的電與物理特性的影響。 另外，本計畫提出兩種複晶矽薄膜電晶體新結構，側壁浮接閘極結構的複晶矽薄膜電晶 體(polysilicon thin film transistor with sidewall floating gate)以及堆疊式浮接閘極結構的垂直結 構複晶矽薄膜電晶體(vertical polysilicon thin film transistor with stacked floating gate)，我們希 望完成的複晶矽薄膜電晶體是具有汲極遠離閘極結構 (offset TFTs)般低的通道關閉漏電流 (off current)與傳統元件般高的通道導通電流(on current)。這是因為具有自我對準輕摻雜汲極/ 源極(self-aligned source/drain with lightly doped drain)與浮接閘極耦合(floating gate coupling) 結構的元件能有效降低汲極端電場並抑制漏電流。另外，低溫(<550℃)鎳金屬引發側向結晶 (MILC)也會應用在高效能元件的製作上。 新式垂直式薄膜電晶體的通道長度是由閘極複晶矽薄膜厚度所決定而不是由微影系統所 決定，此具有浮接閘極結構之垂直式薄膜電晶體的製程方法不需要額外的光罩步驟並且與傳 統複晶矽薄膜電晶體製程相容。