晶化硅薄膜晶体管器件的研究.pdfVIP

材料及器件 2006 晶化硅薄膜晶体管器件的研究 李娟，吴春亚，孟志国，熊绍珍 南开大学光电子所，天津，300071 天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室．天津，300071 张芳 科技部高技术研究发展中心，北京，100044 摘要 2实验 本文对一种晶化硅材料及其TFT器件进行了详细讨论。 采用超高频等离子体增强化学气相沉积技术(VHF— 发现这种硅薄膜材料具有纵向生长的不均匀性。其晶化百分 60M 比、晶粒尺寸等性质与膜厚有关。综合考虑“孵化层”和暗 电导等因素并比较了不同硅烷浓度制备有源层的TFT器件性问变化，压强、激发功率和衬底温度均固定在合适范围。采 能认为，用于底栅TFT有源层的晶化硅薄膜合适的硅烷浓度用Renishaw 应不低于3％。同时发现SiNx绝缘层衬底有促进晶化的作用 算得的晶化体积比(xc)来表征薄膜的晶化率： (约20％左右)。得到的晶化硅TFT显示出了比传统非晶硅 TFT更好的稳定性。 (1) 1引言 其中Ii为喇曼谱峰经拟合后对应不同峰位的强度，i代表 目前，非晶硅薄膜晶体管(a—SiTFT)已广泛应用于 AMLCD、AMOLED等平板显示技术。三星、LG，夏普等公 硅的谱峰位置，Ia代表非晶部分，而Ic代表所有晶化部分的 TFT 司正开始投资兴建a—Si 8代线。今年在2006年6月4号 强度总和。1520+I。。。+I。8。是所有峰位所对应的喇曼散射强度之 才开幕的SID国际会}义上，LG菲利普展示了当前世界最大的 和。 100”a—SiTFT TFT无论是从研 AMLCD，这些都说明a—Si 底栅型晶化硅TFT采用与传统非晶硅TFT兼容的的四版 究还是从产业化角度，其发展均非常迅速。但另一方面，它 工艺制备。采用100—200 nm的SiN。作为栅绝缘层，VHF— 存在的一些固有问题，如迁移率较低，稳定性较差等也限制 PECVD连续沉积120—160am的本征晶化硅和50nm的n+ 了它的进一步发展，尤其是在高分辨率，电流驱动型的 接触层，光刻并湿法刻蚀出硅岛。以铝为栅电极和源漏电极 AMOLED中的【l垃用，问题则更加突出。低温多晶硅(LTPS 材料。源漏电极形成后背沟腐蚀出有源沟道区，最后打开底 poly—Si)可以解决这个问题，但其无论采用何种晶化工艺， 栅的接触孔。 均是两步晶化法，工艺复杂，成本较高，也给其实际应用带 来不足【210针对这个问题，我们提出一种具有较低晶化率 3结果和讨论 的可直接沉积的硅材料及其TFT器件，它既保留了传统非晶 硅低温大面积的直接沉积能力，具有与其兼容的制备工艺，又 3．1晶化硅材料 具有比非晶硅TFT更高的场效应迁移率。从而提高TFT器件 这种晶化硅实际上是一种过渡区硅材料【3】，其晶化百分 的驱动能力。另外，以这种晶化硅为有源层的TFT器件还具比一般为30％一50％。图l为晶化硅的透射电子显微镜 有良好的稳定性。因此，它可以在不增加