PECVD分層結(jié)構(gòu)對氫化非晶硅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，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氣象沉淀(PECVD)在350℃左右的低溫進行生長，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，其中最主要的是場效應(yīng)遷移率的不足，目前量產(chǎn)化的a-Si∶H TFT場效應(yīng)遷移率約為0.3

2、cm2/V.s。
　　本文詳細研究了a-Si∶H TFT的工作原理和各層薄膜的生長機理，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了a-Si∶H TFT的源漏電極以及柵極的金屬膜，利用PECVD生長了柵極絕緣層(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，通過手動探針裝置的三電極法測繪出不同設(shè)計參數(shù)制備出的器件轉(zhuǎn)移特性曲線并計算其場效應(yīng)遷移率。利用原子力顯微鏡

3、測量了G-SiNx層在不同速率生長條件下的表面粗糙度，并使用掃描電子顯微鏡觀測了a-Si∶H TFT的截面。
　　我們單獨研究了G-SiNx層，高速非晶硅層(AH)，低速非晶硅層(AL)，N+a-Si層和N+層對遷移率的影響。之后利用多因素實驗，組合不同因素制備樣品，并測量統(tǒng)計出了每個因素對遷移率的影響力度。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場效應(yīng)遷移率的主要因素。
　　為了進一步提高

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