TFT晶体管电学测量与耐压性研究.docx

??

?

??

TFT晶体管电学测量与耐压性研究

?

?

?

?

?

??

?

?

?

陈建军

（上海交通大学微纳科学技术研究院，上海200240）

摘要：文章用RF-PECVD设备制备了G-SiN。薄膜，研究了TFT器件击穿电压的测定与分析方法，并对成膜条件中的SiH4流量以及G-SiN。膜厚进行浮动变化，以及研究TFT器件击穿电压的变化方式。结果表明：随着SiH4/NH，流量增大，其耐压性降低；增大绝缘膜厚度，耐压性随之增大。文章对TFT耐压性测量方法的探讨以及PECVD工艺条件与耐压性的相关关系的研究，对于制备合格的氮化硅薄膜提供了借鉴与指导。

关键词：TFT：G-SiNx;电学测量：耐压性

TN321.5

：BElectricalMeasurementandWithstandVoltagePropertiesofA-si

ThinFilmTransistor

CHENJian-jun(ResearchInstituteofMicro/NanoScienceandTechnologyShanghaiJiaotongUniversity,

Shanghai200240,China)Abstract:Thehydrogenatedamorphoussiliconnitride(a-SiNx:H)thinfilmswereproducedinaRFplasma-enhancechemicalvapordepositionsystem.AdjustingSiH4gasflowrateandSiNxfilmthickness,thewithstandvoltagepropertieswerestudied.ThewithstandvoltagedecreaseswithincreasingtheSiH4gasglow,anddecreasingtheSiNxthickness.ThestudiesonTFTtransistorwithstandvoltagemeasurementmethod,andthePECVDprocessexperimentrelationwithwithstandvoltage,canbeusedforreferenceandpracticalguidancetofabricatingqualifiedTFTG-SiNxfilm.Keywords:TFT;G-SiNx;electricalmeasurement;withstandvoltageproperties

引言

G-SiN作为TFT薄膜晶体管绝缘介质材料，具有良好的物理化学性质oTFT工业一般由RF等离子增强型化学气相沉积法(RF-PECVD)制备氮化硅薄膜，该工艺可以使衬底（玻璃）在非高温环境下进行大面积薄膜生长，避免了玻璃衬底难以抵抗高温的弊端。本实验采用欧瑞康前身Unaxis所制五代TFTPECVD设备，该成膜工艺具有良好的成膜均一性、低温高速沉积以及较低的电子缺陷密度和高场击穿电压。

衡量实际生产中TFTG-SiN。绝缘膜膜质，有[来自www.lw5u.Com]FT-IR红外测量Si-H与N-H键含量，椭圆分光镜测量膜厚及Uniformity，以及HF刻蚀速率和薄膜耐压性测量等方法。本实验主要研究其击穿电压性能，对于其它特性不作讨论。薄膜晶体管可以理解为背栅极MOS器件，栅极作为扫描信号，开态给予正向电压使沟道导通，输出画面：关态作为扫描保持状态，给予负电性信号保持画面信息。在TFT生产以及使用过程中，ESD-直是危害产品性能的最大天敌，在设计以及工艺制备方面，耐压性是必须进行考量的。

在Array车间搬送以及真空RF设备都会产生大量静电，Cell工程的PlRubbing工艺也是ESD多发的工程。所以器件耐压特性对产品性能是非常重要的，除了降低生产与使用过程中的ESD，还要增加器件耐压性能，降低绝缘膜击穿导致的器件失效。

本文利用五代生产线通用设备制备G-SiNx薄膜，研究SiH4流量变化、膜厚调节与器件击穿电压间的关系，分析耐压性的测量方法以及工艺中常发生的ESD击穿实例。对TFT器件工艺生产与产品耐压性研究所作出的探索性分析，对于TFTSiNx膜成膜工艺的确认以及生产研发等提供了参考。

1实验与分析

1.1耐压性测量方法

TFT晶体管耐压性测量采用Keithley所制4200-SCS，搭配日本微电子设备所制机台。4200-SCS型半导体特性分析系统用于实验室级的器件直流参数测试、实时绘图