PECVD分層結(jié)構(gòu)對(duì)氫化非晶硅TFT遷移率的影響.pdf

1、自從1947年半導(dǎo)體晶體管發(fā)明以來(lái)，半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，氫化非晶硅薄膜晶體管(a-Si∶H TFT)形成了我們現(xiàn)在主流的Si-TFT技術(shù)。A-Si薄膜可以采用等離子增強(qiáng)氣象沉淀(PECVD)在350℃左右的低溫進(jìn)行生長(zhǎng)，其工藝技術(shù)成熟，成品率高，生產(chǎn)成本低，均勻性較高，非常適合大面積生產(chǎn)。但是a-Si∶H TFT器件性能還存在著諸多的不足，其中最主要的是場(chǎng)效應(yīng)遷移率的不足，目前量產(chǎn)化的a-Si∶H TFT場(chǎng)效應(yīng)遷移率約為0.3

2、cm2/V.s。
　　本文詳細(xì)研究了a-Si∶H TFT的工作原理和各層薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理，在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的條件下，利用直流磁控濺射生長(zhǎng)了a-Si∶H TFT的源漏電極以及柵極的金屬膜，利用PECVD生長(zhǎng)了柵極絕緣層(G-SiNx)，有源層(a-Si)，歐姆接觸層(N+a-Si)。在4次光刻制備完成a-Si∶H TFT器件后，通過(guò)手動(dòng)探針裝置的三電極法測(cè)繪出不同設(shè)計(jì)參數(shù)制備出的器件轉(zhuǎn)移特性曲線并計(jì)算其場(chǎng)效應(yīng)遷移率。利用原子力顯微鏡

3、測(cè)量了G-SiNx層在不同速率生長(zhǎng)條件下的表面粗糙度，并使用掃描電子顯微鏡觀測(cè)了a-Si∶H TFT的截面。
　　我們單獨(dú)研究了G-SiNx層，高速非晶硅層(AH)，低速非晶硅層(AL)，N+a-Si層和N+層對(duì)遷移率的影響。之后利用多因素實(shí)驗(yàn)，組合不同因素制備樣品，并測(cè)量統(tǒng)計(jì)出了每個(gè)因素對(duì)遷移率的影響力度。我們發(fā)現(xiàn)G-SiNx層和N+層的厚度以及分層條件是影響a-Si∶H TFT場(chǎng)效應(yīng)遷移率的主要因素。
　　為了進(jìn)一步提高

4、氫化非晶硅薄膜晶體管的場(chǎng)效應(yīng)電子遷移率，我們?cè)谂可a(chǎn)條件下對(duì)歐姆接觸層和柵極絕緣層進(jìn)行多層制備，并研究了這兩個(gè)工藝參數(shù)對(duì)a-Si∶H TFT場(chǎng)效應(yīng)電子遷移率的影響。研究表明隨著對(duì)N+層分層數(shù)的增加，以及低速生長(zhǎng)的柵極絕緣層（GL層）和高速生長(zhǎng)的柵極絕緣層(GH層)厚度比值的提高，a-Si∶H TFT的場(chǎng)效應(yīng)遷移率得到提升。當(dāng)N+層分層數(shù)達(dá)到3層，GL層和GH層厚度比值為4∶11時(shí)，器件的場(chǎng)效應(yīng)電子遷移率達(dá)到0.66cm2/V.s，比傳