新式低溫複晶矽薄膜電晶體之結構與技術在電抹除可程式唯讀記憶體的應用(I)

Abstract

複晶矽薄膜電晶體(Poly-Si TFTs)可整合畫素元件及週邊驅動電路於玻璃基板上，是主動 式陣列液晶顯示器的趨勢。此外，複晶矽薄膜電晶體更被認為可以達成系統面板 (System-On-Panel)的夢想。系統面板是將類比電路、數位電路及記憶體(Memory)一起製作於 面板上。在這些元件中，複晶矽薄膜電晶體可電抹除可電程式唯讀記憶體(Poly-Si TFT EEPROM』s )是非常具吸引力且難度最高的。 本計畫中我們先研究低溫成長高品質穿隧閘極氧化層之關鍵製程。之後，將應用浮接閘 極 (Floating Gate)與堆疊式矽-氧化矽-氮化矽-氧化矽-矽(SONOS) 結構來實現低溫複晶矽薄 膜電晶體記憶體。此外，我們亦提出具有側壁浮接閘極結構與堆疊式鍺浮接閘極結構之兩種 新的低溫複晶薄膜電晶體可電抹除可電程式唯讀記憶體元件。側壁浮接閘極結構複晶矽薄膜 電晶體利用閘極對浮接閘極的電壓耦合(Coupling)效應來產生自我引發輕摻雜汲極以降低汲 極端的電場並減少通道關閉漏電流而不會使通道導通電流明顯減少並能有效抑制浮接基體效 應，所以此元件適合於驅動電路元件，而當成記憶體操作時也能有良好的程式-抹除窗口，適 合在未來系統面板上。利用鍺取代矽當作浮接閘極的材料，由於鍺比矽具有較深的捕陷電荷 能量深度，預期此元件能有良好的資料的持久性(Data retention) 以及高寫入、抹除操作忍耐 力 (Endurance)。最後我們利用準分子雷射(Excimer Laser)退火的技術，將製程溫度有效壓低 至400℃以下並實現高效能的低溫複晶矽薄膜電晶體記憶體元件。