Abstract
非晶矽薄膜晶體造用於大面積的基板, 及其有低溫成長及成本較低的優點, 常用作液晶顯示器的驅動電路, 一般應用在影像偵測器及邏輯電路。非晶矽薄膜電晶體主要的缺點是移動率低, 一般來說, 在一cm2/v.sec.以下, 在本實驗中針對此移動率加以改進。一般薄膜電晶體的製程如下：矽晶圓經過標準清洗後在PECVD(Plasma-Enhanced Chemical VaporDeposition)中連續長閘極介電層, I型層非晶矽及N型層非晶矽, 其三層, 其成長條件敘述如下第一層是閘極介電層, 反應氣體是氨氣及矽烷,流量比是1：4, 壓力是0.5 torr, 成長時是15分鐘, 厚度是2750埃。第二層是I 型非晶矽, 其反應氣體是氫氣及矽烷, 流量比是2：3(即氫稀釋40％)此層為電晶體的通道, 本實驗目的在改變此層的材料。成長時間是60分鐘, 壓是0.5torr厚度是3000埃第三層是N型非晶矽, 反應氣體是氫氣, 矽烷及磷酸氣體, 流量比是 9.9：40：200, 成長時間是5分鐘, 壓力是1.1torr, 厚度是500埃, 整個過程, 溫度固定在攝氏250度,其所製成的薄膜電晶的移動率是0.363cm2/v.sec.(W/L=50)。為了改進薄膜電晶體的移動率, 在實驗中採用二種新的方法一氫稀釋法及氫原子處理法, 來取代原來的通道材料, 第一個方法氫稀釋有二種(1)H2：SiH4=1：9 (2)H2： SiH4=1：49, 溫度不變, 保持在攝氏 250度, 壓力同樣保持在0.5torr, 所改變只有氣體流量比, 厚度在2750埃.第二方法氫原子處理法(Hydrogen atom treatment ) 即氫稀釋90％, 沈積10秒後, 做氫處理40秒如此為一循環, 直至厚度達3000埃才停止。溫度, 壓力與前面步驟相同, 閘極介電極, N型非晶的成長條件不變。從實驗結果來分析,移動率隨含氫比例增加而增加, 氫原子處理法製成的元作的移動率低於氫稀釋98％的元件, 但高於氫稀釋90％的元件, 且優於傳統的元件, 此實驗結果與FTIR, FTNMR 所得結果相同。由FTIR, FTNMR 中知含氫比例愈高, 由非晶矽轉變成微晶矽結構的程度愈高, 則移動率愈高, 此結論與本實驗結論相同。另外, 薄膜電晶體尚有2 個參數, 明暗電流比及臨界電壓, 本實驗中的元件此二值距實際應用值差很大, 其主要原因是閘極面積太大, 造成漏電流很大, 暗電流提高,所以明暗電流比變小及臨界電壓變大。