a-Si TFT用氮化硅薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、非晶氫化氮化硅(a-SiNx:H,簡(jiǎn)稱氮化硅)薄膜具有優(yōu)良的物理性能和光電性能,在微電子學(xué)、光電子學(xué)及太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,特別是近十多年來(lái)發(fā)展迅速的TFT-LCD用的薄膜晶體管。本試驗(yàn)采用射頻等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(RF-PECVD)在1.3m×1.1m的玻璃襯底制備薄膜晶體管液晶顯示(TFT-LCD)用的氮化硅薄膜。氮化硅薄膜作為制備薄膜晶體管的重要材料主要有三方面的應(yīng)用:1)作為薄膜晶體管的柵絕緣層,具有優(yōu)良的絕緣性能、

2、高的場(chǎng)擊穿強(qiáng)度和低的電子缺陷密度等優(yōu)點(diǎn);2)作為薄膜晶體管的鈍化層,具有介電常數(shù)高、阻擋堿金屬離子(如Na+)能力強(qiáng)、質(zhì)硬耐磨、疏水性好和針孔密度低等優(yōu)點(diǎn);3)作為柵界面層具有良好的絕緣性能,且電子缺陷密度更低,更重要的是能降低柵絕緣層和非晶硅層的之間的界面態(tài),優(yōu)化薄膜晶體管性能。由于RF-PECVD的反應(yīng)機(jī)理極其復(fù)雜,通過(guò)RF-PECVD法制備的氮化硅薄膜的組成、結(jié)構(gòu)及其性能與沉積參數(shù)密切相關(guān)。前人做的工作大多是經(jīng)驗(yàn)性的,至今人們對(duì)于

3、RF-PECVD氮化硅薄膜的研究還很不成熟,尚處于研究探索的階段,從而在理論上有必要對(duì)RF-PECVD法氮化硅薄膜做進(jìn)一步的研究。本文以研制適合于工業(yè)生產(chǎn)且性能優(yōu)良的氮化硅薄膜為目的,研究工藝參數(shù)對(duì)氮化硅薄膜的組成、結(jié)構(gòu)及性能的影響。傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)是研究氮化硅薄膜的組成和結(jié)構(gòu)的重要方法之一。吸收光譜中吸收峰的強(qiáng)度正比于薄膜中伸縮振動(dòng)鍵的密度,而Si-H鍵的吸收峰是由HSiN2Si/H2SiNSi、H2SiN2和HSiN

4、3的吸收峰疊加而成。研究表明,通過(guò)分別計(jì)算擬合后的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)Gauss峰的積分強(qiáng)度可以得到比較準(zhǔn)確的Si-H鍵含量。橢偏儀和折射儀是研究氮化硅薄膜物理和光電性能的重要分析方法。影響氮化硅薄膜性能的主要沉積參數(shù)有等離子區(qū)功率、反應(yīng)腔氣壓、電極間距、沉積溫度和反應(yīng)氣體流量等。本文旨在研究探索工藝參數(shù)對(duì)氮化硅薄膜的性能(如光禁帶寬度、相對(duì)介電常數(shù)、折射率等)和鈍化層氮化硅薄膜臺(tái)階覆蓋性能的影響,以及柵界面層氮化硅薄膜厚度對(duì)薄膜晶體管導(dǎo)通電流性能