C sample with O 3 treatment 經過 經過 經過 ELA 結構分析 經過 結構分析 結構分析 結構分析

sample with O₃ treatment 於 ELA 製程後，以 TEM 分析觀察晶粒與晶粒之結晶的狀況，

如圖 4-26~4-27。同時以 HR-TEM 對 Poly-Si 與上下層別界面觀察是否因臭氧處理的因素 對SiOx layer interface 影響，從分析上顯示 with O₃ treatment 與 without O₃ 前後沒有太大改 變，如圖 4-28~4-29 說明試樣經過 ELA 後以 HR-TEM 證明是 polycrystalline，如圖 4-30~4-32，Grain boundry 起伏均勻，且其脊椎形凸中界起於 Grain 與 Grain 中心，界線 分明清楚，而大部分晶界皆垂直於表面，在表4-4 表示連續量測 10 顆 Poly-Si 晶粒 左中 右厚度以及Poly-Si 長度和 SiO₂厚度變化關係。由表4-3 與表 4-4 量測結果，比對差異於 0.5nm~4.2nm ，其 with O₃ treatment 後之 Poly-Si 與 SiO without O₃ treatment 後 Poly-Si 大。

而SAD 選區域繞射圖的分析，因每一個 Grain 的方向不同，故繞射的 Patten 不同有很多 的繞射面，顯現薄膜內層繞射的圖形具有多晶相結晶性如圖4-33。TEM 分析所量測 Poly-Si Grain Size 平均厚度及面積可以明顯判斷出 with O3 treatment 後 Sample Poly-Si 整體上較 without O₃ treatment 大 3~5nm，平均橫截面積大約 1644nm²，從這邊初步可以看出來Poly-Si Grain Size 會因為經過了臭氧階段性處理而產生大小變化，而界面、缺陷、晶界特徵皆類似，

如表4-5 整理並計算實驗後的差異程度。

表 表 表

表 4-3 TEM analysis of without O3 treatment after ELA Unit:nm Poly-Si

thickness(Left) Unit:nm Poly-Si

thickness(Left)

表 表 表

表 4-5 多晶矽之多晶矽之多晶矽之 TEM 尺寸多晶矽之 尺寸尺寸尺寸分析分析分析分析

unit: nm with O3 treatment without O3 treatment Poly-Si thickness (Left) 53.6 50.7

Poly-Si thickness (Right) 53.1 48.9 Poly-Si thickness (Middle) 37.2 34.98

Poly-Si Length 308.6 290.8

表表表 4-6 Poly-Si 晶粒量測比較表 晶粒量測比較晶粒量測比較晶粒量測比較

without O3treatment with O3treatment

Grain Size (nm)

without O3treatment with O3treatment

Grain Size (nm) layer，在諸多參考文獻所表示，與 O₃ treatments 條件，如濃度(%)和時間(min)極為相關但 從SEM 與 EBSD 觀察 with O3 treatment a-Si 形成 Poly-Si 之 Grain 整體而言排列較為整

在諸多的參考文獻中，影響 LTPS 電性差異最甚要的關鍵在於 Poly-Si Grain boundary or are trapped by the interface state [33]，在本篇的論文研究中，其中發現沒有經過臭氧與 HF treatment 的試樣從實驗中證明了 Grain size 的排列性以及 ELA 製程後表面 impurity 濃 度，顯示它將左右LTPS-TFT 電性影響之一。

衍衍衍生以下衍生以下生以下問題生以下問題問題問題: LTPS Low /Rs Issue(即即即即 Vth 往負往負往負往負的方向的方向的方向的方向飄飄飄飄，，，，使元件上使元件上使元件上使元件上運運運運作作作作異異異異常常常常)

比較目前在製程中所發生 LTPS Low/RS Issue (低於 1.0×10¹¹) ，LTPS 在機台安裝有新增

配管，管內有有機物殘留，導致Low / Rs，其中以製程端改管的方式解決，並以 IC & ICP-MS monitor，對於機台端臭氧與機台環境有機物結合污染，此部分用化學濾網來作進一步改

善，而Low R_S效果確認皆大於1.0×10¹¹(Rs AVG 介於 1.39×10¹¹)，如圖 4-1 所示。實驗的驗 證強烈推測與製程中DIW 中有機物 TOC(Total organic carbon，總有機碳造成而殘留表面，

Carbon 來自水中 TOC，表面臭氧氧化層濃度最高，而 TOC 是由回收水及 UV 光調控，這

印證DIW 中有機物造成臭氧分解速率降低而殘留表面。在相關的參考文獻中[19]~[22]，

有機碳化合物因為遭受了臭氧攻擊的直接反應和臭氧分解所產生的氫氧自由基之氧化反

應而被清除，有效地降低電子散射的程度。低碳之多晶矽，減低結晶細化之程度，亦可降 低電子散射的程度。

圖圖圖圖 4-1 Low / R_S Issue 改善後改善後改善後改善後成成成成效效效效示意圖示意圖示意圖示意圖

圖

500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Counts / s

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Counts / s

Kinetic Energy (eV) survey

O KLL:506 eV About charge 150eV

O KLL:506 eV About charge 150eV

圖圖圖 4-4 a-Si 之圖 之之之 XPS 分析分析分析分析 Si(2p), Si 2p binding energy 99.8eV With O3 treatment

Without O3 treatment

0.00E+00

515515 520520520520 525525525525 530530530530 535535535535 540540540540 Binding Energy (eV) O3 treatmentO3 treatment O3 treatment

without O3 treatment without O3 treatmentwithout O3 treatment without O3 treatment

圖圖圖 4-5 a-Si 之圖 之之之 XPS 分析分析分析分析 O(1s))))，，，，O 1s (SiO) binding energy with O3 treatment

10112nm²

without O₃ treatment 8339.78nm²

O(1s)，O 1s (SiO) binding