• 沒有找到結果。

藉鎳捉聚改善鎳金屬誘發側向結晶之低溫複晶矽薄膜及奈米通道電晶體效能研究

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "藉鎳捉聚改善鎳金屬誘發側向結晶之低溫複晶矽薄膜及奈米通道電晶體效能研究"

Copied!
123
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)

 

材料科學與工程學系

 

博 士 論

   

藉鎳捉聚改善鎳金屬誘發側向結晶之低溫複晶矽薄膜及奈

米通道電晶體效能研究

Improved Performance of NILC LTPS Thin-Film & Nanowire

Transistors through Ni-Gettering

       

研 究 生:王寶明

指導教授:吳耀銓 教授

               

中 華 民 國 九 十 九 年 二 月

(2)

藉鎳捉聚改善鎳金屬誘發側向結晶之低溫複晶矽薄膜及奈

米通道電晶體效能研究

Improved Performance of NILC LTPS Thin-Film & Nanowire

Transistors through Ni-Gettering

 

研  究  生  :  王寶明      Student: Bau-Ming Wang 

指導教授  :  吳耀銓  博士      Advisor: Dr. YewChung Sermon Wu 

 

 

 

國  立  交  通  大  學 

材  料  科  學  與  工  程  學  系 

博  士  論  文 

 

A Thesis

Submitted to Department of Materials Science and Engineering College of Engineering

National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Doctor of Philosophy in Materials Science and Engineering in

February 2010

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

(3)

藉鎳捉聚改善鎳金屬誘發側向結晶之低溫複晶矽薄

膜及奈米通道電晶體效能研究

學生:王寶明 指導教授:吳耀銓 博士

國立交通大學材料科學與工程研究所

摘要

本論文主要研究鎳金屬誘發側向結晶(NILC)低溫複晶矽(LTPS)薄膜電晶體(TFTs)。其 中,鎳金屬誘發複晶矽薄膜有鎳金屬殘留的問題,因此發展出有效的鎳金屬捉聚 (Ni‐gettering)方法來降低鎳金屬誘發複晶矽薄膜中的鎳金屬殘留,論文中所提出的鎳金 屬捉聚結構為鎳金屬捉聚層/蝕刻停止層。鎳金屬捉聚層採用非晶矽薄膜及磷佈植非晶 矽薄膜二種,厚度為 100  nm。蝕刻停止層為化學法製備之二氧化矽(Chemical  oxide,  chem‐SiO2),厚度約 5 nm。論文最後應用此鎳金屬捉聚法於鎳金屬誘發側向結晶複晶矽 薄膜電晶體及矽奈米線通道電晶體(Si NW channel transistors)製作上,以探討鎳金屬對元 件特性的影響。 首先,利用非晶矽薄膜及化學法製備之二氧化矽作為鎳金屬捉聚基版,成功將複晶 矽中殘餘鎳捕捉至鎳金屬捉聚基板中。由 SEM 分析可發現鎳金屬捉聚後聚集在兩相鄰 鎳金屬誘發側向結晶晶界(NILC/NILC  boundary)的 NiSi2 蝕刻孔洞明顯減少。此種捉聚方

(4)

式,是藉由濃度梯度的擴散使得複晶矽中殘餘鎳金屬能成功的透過蝕刻停止層捕捉至上 層鎳金屬捉聚層,因此可發現上層非晶矽由於鎳金屬的擴散而成長出鎳金屬誘發側向結 晶複晶矽。此方法與先前實驗室使用之非晶矽薄膜/電漿輔助化學沈積之氮化矽比較, 可大大降低鎳金屬捉聚時間。其主要原因為鎳原子在氮化矽的擴散速度慢但通過化學氧 化層卻速度快。 除此之外,為提高非晶矽薄膜之鎳金屬捉聚效率。進一步使用離子佈植法將磷雜質 (Phosphorus dopant)佈植於非晶矽薄膜中,成功提高捉聚層之鎳金屬溶解度。由 SEM 分 析可發現鎳金屬捉聚後聚集在兩相鄰鎳金屬誘發側向結晶晶界的 NiSi2 蝕刻孔洞幾乎不 存在。磷離子佈植法雖可以提升鎳金屬捉聚效率,但其佈植濃度在 1x1016 cm‐2才有明顯 效果。且由 SIMS 分析結果發現鎳在捉聚層的分佈與磷佈植曲線相當一致。 將鎳金屬捉聚法應用在鎳金屬誘發側向結晶複晶矽薄膜電晶體製備上,從元件特性 得知,鎳金屬誘發側向結晶複晶矽薄膜電晶體在經過鎳捉聚處理後,可獲得較佳的電特 性及均勻性,如降低漏電流(Leakage  current)及抑制臨界電壓(Threshold  voltage)負偏移 等,其主要原因為鎳金屬誘發側向結晶複晶矽薄膜之鎳金屬殘留量可有效降低。

最後利用一個簡單及低成本的方法去製作矽奈米線通道電晶體。其製備之特點為利 用一般製作 MOSFET 元件的側壁邊襯(Sidewall spacer)之概念,以底閘極薄膜電晶體結構 在定義汲極和源極之同時,可自我對準形成奈米線通道。此複晶矽邊襯奈米線縱剖面近 似三角形,其寬度及厚度可以控制至 70 nm。此奈米線通道薄膜電晶體比一般傳統薄膜

(5)

電晶體有比較好的通道控制能力。且經由鎳金屬捉聚處理後,鎳金屬誘發側向結晶複晶 矽奈米線通道電晶體在電性與均勻性上獲得提升。主要原因為多晶矽邊襯奈米線通道內 及其與氧化層之介面鎳金屬殘留量減少。 

關鍵字:鎳捉聚、化學氧化層、磷雜質、鎳金屬誘發側向結晶、低溫複晶矽、奈米線、 薄膜電晶體、矽奈米通道電晶體、側壁邊襯、漏電流

(6)

Improved Performance of NILC LTPS Thin-Film &

Nanowire Transistors through Ni-Gettering

Student: Bau-Ming Wang Advisor: Dr. YewChung Sermon Wu

Department of Materials Science and Engineering

National Chiao Tung University

Abstract

Low  temperature  polycrystalline  silicon  (LTPS)  Ni‐metal  induced  lateral  crystallization  (NILC)  thin‐film  transistors  (TFTs)  have  been  investigated  in  this  thesis.    Ni  impurities  trapped  inside  the  NILC  poly‐Si  films  is  an  issue.    Therefore  the  Ni‐gettering  method  is  proposed  to  effectively  reduce  Ni  residues  within  the  NILC  poly‐Si  films.    It  involves  using  gettering layers/etching stop layers as the Ni‐gettering structure.    The 100‐nm‐thick top α‐Si  and  phosphorous‐doped  α‐Si  layers  serve  as  the  gettering  layers,  while  the  middle  ~5‐nm‐thick  chem‐SiO2  layer  is  used  as  an  etching  stop  layer.    Moreover  the  proposed  gettering  method  is  utilized  in  the  fabrication  of  LTPS  NILC  TFTs  and  Si  nanowire  (NW)  channel  transistors  to  investigate  the  effect  of  Ni‐metal  inside  poly‐Si  on  the  device  performance. 

(7)

reduction  is  demonstrated  by  SEM.    After  the  gettering  process,  fewer  and  smaller  silicide‐etching holes are found at the NILC/NILC boundaries.    It is found that top α‐Si films,  Ni‐gettering  layers,  transfer  into  NILC  poly‐Si  verified  by  SEM.    This  means  that  during  the  gettering process, Ni atoms diffused from the  NILC poly‐Si film through chem‐SiO2 into the  Ni‐gettering  layer  due  to  the  concentration  gradient.    Compared  with  the  previous  α‐Si/PECVD‐SiNx  study,  the  thermal  budget  is  greatly  reduced.    It’s  because  of  low  Ni  diffusivity in SiNx films resulting a long annealing time as 90 h at 550oC in N2 ambient. 

In  order  to  improve  the  Ni‐gettering  efficiency,  phosphorous‐doped  α‐Si  films  are  further  used  by  ion  implantation.    After  a  gettering  process,  there  are  almost  no  silicide‐etching  holes  observed  at  the  NILC/NILC  boundaries.    These  results  indicate  that  phosphorous  dopants  could  improve  the  gettering  efficiency  of  α‐Si  due  to  the  solubility  enhancement of Ni impurities.    But the gettering efficiency do not obviously improves until  doping phosphorus ions reach a dose of 1×1016 cm‐2.    The concentration distribution of Ni is  similar to that of phosphorous atoms since the projection range of phosphorous ions is set at  the middle of the α‐Si film.    This result also indicates that phosphorus could trap Ni atoms. 

The proposed gettering method is further utilized in the fabrication of LTPS NILC TFTs.    As  NILC  TFTs  are  treated  with  a  Ni‐gettering  process,  they  reveal  lower  leakage  current,  higher on/off current ratio, higher mobility, and better uniformity.    These improvements are 

(8)

all attributed to the reduction of Ni impurities in gettered poly‐Si films. 

Finally,  a  simple  method  and  low‐cost  process  is  used  to  manufacture  the  NW  channels.    The  feature  of  process  is  the  method  of  forming  sidewall  spacer  of  MOSFET.    The  poly‐Si  sidewall  spacer  NW  channels  self‐alignment  form  in  the  process of defining source/drain (S/D).    Both the vertical width (WNW) and the horizontal  sidewall  thickness  (TNW)  of  poly‐Si  NWs  are  about  70  nm.    The  cross‐section  of  fabricated  poly‐Si NWs is similar to triangular shape  by  an  anisotropic etching.    Compared with  the  traditional  TFTs,  the  side‐gated NWs TFTs have higher channel controllability.    Moreover,  the performance of NILC NWs TFTs is improved after a Ni‐gettering process.    This is because  of the reduction of Ni and NiSi2 precipitates randomly trapped at poly‐Si/gate oxide interfaces  and poly‐Si grain boundaries. 

Keywords:  Ni‐Gettering,  Chemical  Oxide  (chem‐SiO2),  Phosphorus  Dopant,  Nickel‐Metal  Induced  Lateral  Crystallization  (NILC),  Low  Temperature  Polycrystalline  Silicon  (LTPS),  Nanowire  (NW),  Thin‐Film  Transistors  (TFTs),  Si  Nanowire  Channel  Transistors, Sidewall Spacer, Leakage Current 

(9)

誌謝

感謝指導教授吳耀銓博士在我博士生涯後半段給予辛勤的指導與提攜,在生活上及 論文研究上給予關懷及協助。也感謝涂肇嘉博士及蔡明蒔博士在碩士班期間及博士生涯 前半段的指導。另外感謝口試委員交通大學材料所陳智博士、吳文偉博士與隆達電子副 理趙志偉博士、工研院顯示所胡國仁博士,在博士論文口試時,對論文研究給予意見與 指導,讓本論文更加完備。 其次感謝交通大學奈米元件中心、國家奈米元件實驗室在實驗設備上的支持及協 助。此外感謝國家奈米元件實驗室李美儀小姐、賴東彥先生、楊子明先生、吳鴻佑先生、 孫旭昌先生、許倬綸先生、趙國芬小姐、賴明志先生、楊忠諺博士及蘇旺申博士等人在 研究上的協助。也要感謝交通大學奈米元件中心何惟梅小姐、徐綉鑾小姐、范秀蘭小姐、 蘇俊榮博士的幫助,讓我在奈米中心的實驗能順利完成。 由衷感謝實驗室的趙志偉學長、胡國仁學長、侯智元學長、胡晟民、施協志、廖崢、 汪砡華、張志榜、鄭季豪、黃秉緯、林博文、林其慶、吳騏廷、賴明輝、陳建誌、謝承 佑、邱偉哲、陳亦宏、陳俞中、張勝傑、張岱民、曾卿杰、黃璽豪、趙育誠、廖偉志、 鄭筑文、童騰賦、許育程、鍾承璋、錢奐宇、卓昕如、鄭文豪、邱郁珈、牛振儀,有你 們的協助,我才能順利完成博士學位。最後感謝陪伴我渡過博士生涯的好伙伴們林勝 結、謝逸凡、徐繹翔、魏伸紘、王馨瑩、張智傑、李建財,由於各位的支持與關懷,讓 我的博士生涯過的多采多姿。 僅此論文獻給我的家人,感謝他們在我求學期間給予無私的包容與支持,讓我在研 究上能無後顧之憂。 2010 年 2 月于新竹交大 

(10)

Contents

Abstract (Chinese) ... I  Abstract (English) ... IV  Acknowledgment (Chinese) ... VII  Contents ... VIII  Figure Captions ... XI  Table Lists ... XVI  Chapter 1 Introduction ... 1  1.1  An Overview of Polycrystalline Silicon Thin‐Film Transistors (TFTs) ... 2  1.2  Low‐Temperature Polycrystalline Silicon (LTPS) Crystallization... 4  1.2.1  Solid‐Phase Crystallization (SPC) ... 4  1.2.2  Metal‐Mediated Induced Crystallization ... 5  1.3  Metal Gettering from Silicon ... 12  1.4  Silicon Nanowires (NWs) Fabrication ... 17  1.4.1  Top‐Down Method ... 17  1.4.2  Bottom‐Up Method ... 18  1.5  Motivation and Thesis Organization ... 19 

Chapter  2  Ni  Reduction  of  Nickel‐Mediated  Crystallization  Polycrystalline  Silicon  Using  A  Ni‐Gettering Process ... 23 

(11)

2.1  Introduction ... 23  2.2  Experimental Procedure ... 24  2.2.1  Gettering of Ni Residues from NILC Poly‐Si Films ... 24  2.2.2  Gettering of Ni Residues from NIC Poly‐Si Films ... 26  2.2.3  Dopant Effect on NILC Rate ... 29  2.3  Results and Discussion ... 30  2.3.1  Characterization of NILC Poly‐Si Films ... 30  2.3.2  Quality of chem‐SiO2 Layers ... 30  2.3.3  Ni‐Gettering Using chem‐SiO2 Interlayer ... 35  2.3.4  Improved Ni‐Gettering Efficiency by Phosphorus Ions Implant ... 38  2.3.5  Effect of Phosphorus Ions and Implant Damages on NILC Rate ... 47  2.4  Summary ... 48 

Chapter  3  Using  Phosphorous‐Doped  α‐Si  Gettering  Layer  to  Improve  NILC  Poly‐Si  TFTs  Performance ... 52  3.1  Introduction ... 52  3.2  Device Fabrication ... 53  3.3  Results and Discussion ... 56  3.3.1  Ni‐Gettering Phenomenon ... 56  3.3.2  Basic Electrical Characteristics of Poly‐Si TFTs ... 59  3.3.3  Improved Uniformity of NILC Poly‐Si TFTs by Ni‐Gettering ... 66  3.4  Summary ... 66  Chapter 4 Improved Performance and Uniformity of NILC Poly‐Si Nanowires TFTs through  Ni‐Gettering ... 70  4.1  Introduction ... 70 

(12)

4.2  Device Fabrication ... 71  4.3  Results and Discussion ... 77  4.3.1  Characterization of Fabricated Poly‐Si NWs ... 77  4.3.2  Device Performances of Poly‐Si NWs TFTs ... 77  4.3.3  Uniformity Improved in Poly‐Si NWs TFTs by Ni‐Gettering ... 83  4.4  Summary ... 87  Chapter 5 Conclusions and Future Work ... 88  5.1  Conclusions ... 88  5.2  Future Work ... 90  References ... 92  Vita ... 104  Publication List ... 105 

(13)

Figure Captions

Figure 1‐1 The device structure of a top‐gated thin‐film transistor (TFT). ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 3  Figure  1‐2  The  crystalline  structures:  (a)  the  diamond  structure  of  Si  and  (b)  the  fluorite 

structure NiSi2. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 7  Figure  1‐3  The  formation  temperature  map  of  thin‐film  Ni  silicides  on  (a)  α‐Si,  and  (b)  c‐Si 

[44]. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 8  Figure 1‐4 The equilibrium molar free‐energy diagram for NiSi2 in contact with α‐Si and c‐Si  [38]. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 9  Figure 1‐5 A possible modification of the c‐Si growth mechanism involving the formation of a  thin layer of c‐Si at the α‐Si/NiSi2 interface [38]. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 11  Figure 1‐6 The concept of the gettering process including release, diffusion, and capture of  the metal impurities [47]. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 13  Figure 1‐7 (a) A gettering structure with a Ni gettering layer and an etching stop layer, and (b)  the device region protected well by an etching stop layer during the removal of the Ni  gettering layer. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 16  Figure  1‐8  (a)  Photoresist  patterns  on  top  of  the  poly‐Si  surface  by  the  conventional 

lithography,  and  (b)  the  sidewall  spacer  NW  channels  fabricated  by  an  anisotropic  etching. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 20  Figure  2‐1  Schematic  illustration  of  the  Ni‐gettering  process:  (a)  fabrication  of  the  NILC 

poly‐Si film, (b) removal of unreacted Ni pads, (c) capped with an etching stop layer  (chem‐SiO2)  and  a  gettering  layer  (α‐Si  or  p‐α‐Si),  and  (d)  removal  of  the  gettering  layer and the chem‐SiO2 layer. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 25 

(14)

Figure 2‐2 Schematic illustration of the Ni‐gettering process of the NIC poly‐Si: (a) fabrication  of  the  NIC  poly‐Si  film  (b)  removal  of  unreacted  Ni  films,  and  (c)  capped  with  a  chem‐SiO2 layer and a gettering layer (α‐Si or p‐α‐Si). ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 28  Figure 2‐3 OM image of the α‐Si film after a NILC process carried out at 540oC for 24 h in N2 

ambient.‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 31  Figure 2‐4 The dependence of the NILC length on the anneal time.    The NILC was carried out 

at 540oC in N2 ambient. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 32  Figure 2‐5 SEM image of the NILC poly‐Si grains treated with Secco‐etching.‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 33  Figure 2‐6 (a) Cross‐sectional TEM images of the NILC Poly‐Si films capped with the chemical 

oxide films, and (b) the high magnification of a chemical oxide film around 5 nm thick.    Platinum (Pt) films were deposited on top of the chem‐SiO2 layers for image contrast.  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 34  Figure  2‐7  AFM  images  of  the  NILC  poly‐Si  surfaces  (a)  without  Ni‐gettering,  and  with 

Ni‐gettering by (b) a α‐Si layer, and (c) a p‐α‐Si layer (the dosage was 1×1016 cm‐2). ‐ 36  Figure  2‐8  OM  images  of  the  Ni‐gettering  layers:  (a)  a  α‐Si  film  deposited  on  a  chem‐SiO2 

layer by LPCVD and then phosphorous ions implanted at a dosage of (b) 1×1014 cm‐2,  (c) 1×1015 cm‐2, and (d) 1×1016 cm‐2, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 37  Figure  2‐9  OM  images  of  the  Ni‐gettering  phenomenon  by  (a)  a  α‐Si  film,  and  the 

phosphorous‐doped α‐Si films at a dosage of (b) 1×1014 cm‐2, (c) 1×1015 cm‐2, and (d)  1×1016 cm‐2, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 39  Figure 2‐10 SEM images of the NILC poly‐Si grains of Ni‐gettering layers: (a) a α‐Si film, and (b) 

a  phosphorous‐doped  α‐Si  film  at  a  dosage  of  1×1016  cm‐2.    Samples  were  treated  with Secco‐etching. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 40  Figure 2‐11 OM image of NILC/NILC boundary treated with TMAH etching. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 42  Figure 2‐12 Schematic illustration of (a) silicide‐etching holes at NILC/NILC boundaries, and 

(15)

SEM  images  of  etching  holes  of  (b)  NoGET,  (c)  ASiGET,  (d)  PSiGET‐14,  (e)  PSiGET‐15,  and (f) PSiGET‐16.    Samples were treated with the silicide‐etching solution. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 43  Figure 2‐13 (a) Cross‐sectional TEM images of NIC Poly‐Si films capped with chemical oxide 

films and gettering layers, and (b) the high magnification of a gettering layer around  110 nm thick.    The gettering layer was implanted with 1×1016 cm‐2 phosphorous ions  and the projection range (Rp) was about 50 nm in depth. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 45  Figure 2‐14 SIMS depth profiles of NIC poly‐Si films treated with and without a Ni‐gettering  process. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 46  Figure 2‐15 NILC length vs. anneal time and different doping type.    NILC was carried out at  540oC in N2 ambient. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 49  Figure 2‐16 NILC length vs. different doping type and dose after heat treatment at 540oC for  16 h in N2 ambient. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 50  Figure  3‐1  Schematic  illustration  of  the  TFTs  device  fabrication:  (a)  the  top  view  of  the 

fabricated  device,  (b)  fabrication  of  NILC‐Si,  (c)  capped  with  an  etching  stop  layer  (chem‐SiO2)  and  a  gettering  layer  (p‐α‐Si),  (d)  removal  of  the  gettering  layer  and  chem‐SiO2 layer, (e) capped with a low‐temperature oxide (LTO) as gate‐oxide and a  α‐Si  film  as  gate  material,  and  (f)  capped  with  a  LTO  as  the  isolation  layer  and  fabrication of Al electrodes. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 54  Figure 3‐2 (a) OM image of the α‐Si film after a NILC process carried out at 540oC for 24 h in  N2 ambient, and (b) SEM image of the NILC poly‐Si grains treated with Secco‐etching.  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 57  Figure 3‐3 OM images of (a) a Ni‐gettering layer, α‐Si film, deposited on a chem‐SiO2 layer by  LPCVD, and (b) the Ni‐gettering phenomenon by a phosphorous‐doped α‐Si film at a  dosage of 1×1016 cm‐2. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 58  Figure  3‐4  Schematic  illustration  of  (a)  silicide‐etched  holes  at  NILC/NILC  boundaries,  and 

(16)

were treated with the silicide‐etching solution. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 60  Figure 3‐5 Typical ID‐VG transfer curves of the NILC TFT and the GETR TFT measured at VD = 5 

V and VD = 0.1 V, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 61  Figure  3‐6  (a)  △VTH  and  IOFF_min  were  measured  in  ten  NILC  TFTs  to  investigate  the 

device‐to‐device  variation,  and  (b)  the  ID‐VG  transfer  curves  of  ten  NILC  TFTs  measured at VD = 5 V and VD = 0.1 V, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 67  Figure  3‐7  (a)  △VTH  and  IOFF_min  were  measured  in  ten  GETR  TFTs  to  investigate  the 

device‐to‐device  variation,  and  (b)  the  ID‐VG  transfer  curves  of  ten  GETR  TFTs  measured at VD = 5 V and VD = 0.1 V, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 68  Figure  4‐1  (a)  Cross‐sectional  SEM  image  of  a  100‐nm‐thick  LPCVD  α‐Si  film  capped  on  a 

40‐nm‐thick TEOS oxide, and (b) OM image of a 4x4 μm Ni pad on a α‐Si film before  basic NILC process. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 72  Figure 4‐2 (a) OM image of NILC poly‐Si after annealing at 540oC for 24 h in N2 ambient, (b) 

the  cross‐sectional  view  along  the  dashed  line  A  to  B  in  Fig.  4‐2a,  and  (c)  the  Ni‐gettering structure. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 74  Figure  4‐3  (a)  Top  view  of  the  proposed  NILC  poly‐Si  NWs  TFT  structure,  and  (b)  the  3‐D 

schematic of poly‐Si NWs TFTs. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 75  Figure 4‐4 SEM images of (a) top view and (b) side view of the source/drain (S/D) formation  with a couple of poly‐Si NW channels after an anisotropic etching. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 76  Figure 4‐5 (a) Cross‐sectional TEM image of the NILC NWs TFT with a couple of poly‐Si NW  channels, and (b) the high magnification of poly‐Si NWs in Fig. 4‐3a. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 78  Figure 4‐6 Comparison of transfer characteristics among SPC, NILC, and GETR NWs TFTs. ‐‐‐ 80  Figure 4‐7 Plot of ln(ID/VG‐VFB) versus 1/(VG‐VFB)2 and the extracted trap state density of SPC, 

NILC and GETR NWs TFTs.    ID was measured at VD = 0.5 V. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 82  Figure  4‐8  (a)  VTH  and  IOFF  were  measured  in  ten  SPC  NWs  TFTs  to  investigate  the 

(17)

device‐to‐device variation, and typical ID‐VG transfer curves of ten (b) SPC NWs TFTs  measured at VD = 3 V and VD = 0.5 V, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 84  Figure  4‐9  (a)  VTH  and  IOFF  were  measured  in  ten  NILC  NWs  TFTs  to  investigate  the 

device‐to‐device variation, and typical ID‐VG transfer curves of ten (b) NILC NWs TFTs  measured at VD = 3 V and VD = 0.5 V, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 85  Figure  4‐10  (a)  VTH  and  IOFF  were  measured  in  ten  NILC  NWs  TFTs  to  investigate  the 

device‐to‐device variation, and typical ID‐VG transfer curves of ten (b) NILC NWs TFTs  measured at VD = 3 V and VD = 0.5 V, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 86 

(18)

Table Lists

Table 2‐1 Relevant parameters of the Ni‐gettering layers. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 27  Table 3‐1 Device characteristics of the NILC TFTs and the GETR TFTs.    Data were measured in  ten devices, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 62  Table 4‐1 Device characteristics of NILC, GETR and SPC NWs TFTs.    Data were measured in  ten devices, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 81 

(19)

Chapter 1 Introduction

Low‐temperature polycrystalline silicon (LTPS) thin‐film transistors (TFTs) have attracted  considerable interest for their use in active‐matrix liquid crystal displays (AMLCDs) [1‐3] and  active‐matrix  organic  light  emitting  displayers  (AMOLEDs)  [4‐6]  because  they  exhibit  good  electrical  properties  and  can  be  integrated  in  peripheral  circuits  on  inexpensive  glass  substrates.    Since  polycrystalline  silicon  (poly‐Si)  TFTs  require  glass  substrates,  intensive  studies have been carried out to lower the crystallization temperature of amorphous silicon  (α‐Si)  films.    Ni‐metal  induced  lateral  crystallization  (NILC)  is  one  of  these  efforts.  [7‐12]  Unfortunately,  the  NILC  poly‐Si  grain  boundaries  trap  Ni  and  NiSi2  precipitates,  which  increase  the  leakage  current  and  shift  the  threshold  voltage.  [12–16]  Therefore,  Ni  contamination  inside  the  NILC  poly‐Si  film  should  be  reduced.    The  goal  of  this  work  is  to  getter nickel impurities within NILC poly‐Si to improve the performance of LTPS NILC TFTs. 

In this chapter, an overview of poly‐Si TFTs is first reviewed.    Then the processes of low  temperature poly‐Si crystallization and the metal gettering from Si are introduced.    Finally,  the architectures of LTPS NILC nanowires (NWs) for improving the performance of TFTs are  discussed, followed with the motivation of this work. 

(20)

1.1 An Overview of Polycrystalline Silicon Thin-Film Transistors (TFTs)

The  α‐Si  TFTs  as  the  pixel  switching  device  for  active  matrix  liquid  crystal  displays  (AMLCDs)  is  the  mainstream  technology  due  to  low  processing  temperature  (<350oC)  compatible with the glass substrate. [17, 18] However the poor field‐effect mobility (typically  < 1 cm2/Vs) and the small on‐current in α‐Si TFTs limit themselves as the switching elements  only.    Therefore, the poly‐Si becomes an attractive candidate for AMLCDs. 

In 1980, the high temperature poly‐Si TFTs with electron field‐effect mobility around 50  cm2/Vs were proposed. [19] This technique requires a high strain temperature substrate such  as  quartz,  due  to  the  gate  insulator  SiO2  grown  thermally  at  1050oC.    Hence  several  techniques  for  poly‐Si  TFTs  fabrication  at  low  temperature  (below  600°C)  began  in  1980s.    The low‐cost glass replaced quartz substrate and made high‐definition AMLCD more practical  and  less  expensive.    In  fact,  the  field  effect  mobility  in  poly‐Si  TFTs  is  significantly  higher  than that of α‐Si about two orders of magnitudes. [20] The higher drive current allows small  TFTs to be used as the pixel switching elements, resulting in higher aperture ratio and lower  parasitic gate‐line capacitance for improved display performance. [21] 

Device  structure  of  TFTs  unlike  MOSFETs,  the  active  layer  separately  forms  on  the  substrate,  as  shown  in  Fig  1‐1.    The  quality  of  crystallized  poly‐Si  films  is  therefore  quite  sensitive to the performance of poly‐Si TFTs.    The crystallized poly‐Si fabricated by various 

(21)

  Figure 1‐1 The device structure of a top‐gated thin‐film transistor (TFT). 

(22)

techniques  at  low  temperature  such  as:  (1)  solid  phase  crystallization  (SPC),  (2)  Ni‐metal  induced lateral crystallization (NILC) will be reviewed in detail. 

1.2 Low-Temperature Polycrystalline Silicon (LTPS) Crystallization

The  most  important  step  in  the  fabrication  of  LTPS  TFTs  has  been  considered  as  the  crystallization of α‐Si films.    The quality of crystallized poly‐Si films plays an important role  on the performance of poly‐Si TFTs.    Historically, solid phase crystallization (SPC) [22] is the  first technology to produce poly‐Si films for display applications, followed by metal mediated  induced  crystallization.    The  ultimate  goal  of  the  LTPS  technology  is  to  integrate  the  pixel‐driving  circuits  on  the  display  substrate.    These  two  low‐temperature  poly‐Si  crystallization methods are introduced as follows: 

1.2.1 Solid-Phase Crystallization (SPC)

Amorphous Si (α‐Si) is a thermodynamically meta‐stable phase.    It requires a sufficient  energy  to  overcome  the  initial  energy  barrier  for  transformation  to  polycrystalline  phase.    The transformation is carried out by annealing in a furnace at certain temperature (typically  at 600oC) for duration time (about 24 h) to break and reorganize Si bonds.    Since the solid state  still  stays  during  the  phase  transformation,  the  technique  is  called  solid‐phase  crystallization  (SPC).    Deposited  α‐Si  thin  films  transformed  to  poly‐Si  using  SPC  method  have obtained better TFT device electrical performance than as‐deposited poly‐Si films. [23] 

(23)

In  general,  the  poly‐Si  crystallized  from  α‐Si  usually  has  larger  grain  size  than  that  of  as‐deposited poly‐Si.    Most defects are generated at the grain boundaries in poly‐Si films. 

The  phase  transformation  occurs  through  two  processed,  the  nucleation  and  grain  growth,  and  both  have  characteristic  activation  energies.  [24]  The  nucleation  activation  energy  is  normally  larger  than  the  grain  growth  activation  energy.  [25]  To  enlarge  poly‐Si  grains by SPC, it’s necessary to suppress nucleation; therefore SPC is typically carried out at  low  temperature.    Higher  disorder  structure  requires  higher  energy  barrier  to  form  the  Si  nuclei.  [26,  27]  Hence  SPC  poly‐Si  grain  size  could  be  controlled  by  the  selected  α‐Si  deposition method and condition. 

Moreover, many surface‐nucleation techniques during SPC are proposed to improve the  quality of poly‐Si films by oxygen [28], silicon [29], argon [30] doping at α‐Si/SiO2 interface.    After  ion  implantation,  the  heterogeneous  nucleation  at  α‐Si/SiO2 interface  is  suppressed,  and  fewer  homogeneous  nucleation  sites  initiate  on  the  top  free  surface  of  α‐Si  films.    Therefore the larger SPC poly‐Si grain size could be obtained. 

1.2.2 Metal-Mediated Induced Crystallization

Several techniques based on the crystallization of the α‐Si film were reported since 1964  as Wagner and Ellis [31] found that the presence of small amounts of a metallic phase could  enhance  the  Si  crystal  growth.    In  general,  two  groups  can  be  classified  in  the  MIC/MILC 

(24)

mechanism.    One is to form eutectics with Si (Al [32], Au [33], and Sb [34]) and another is  metastable silicide forming metals (Ni [35‐38], Pd [39, 40] and Co [41]).    For example, the  Al/silicon eutectic temperature is 577oC [42], but crystallization and type conversion of α‐Si  films in contact with Al occurs at temperatures as low as 200oC. 

Figure 1‐2 shows the diamond structure of Si and the fluorite structure of NiSi2.    The  lattice  constant  of  Si  and  NiSi2  is  5.430  Å  and  5.406  Å,  respectively,  leading  to  very  small  lattice mismatch of 0.4 % with Si.    The Ni‐metal is considerably suitable for the formation of  epitaxial Si and is therefore employed for the fabrication of NILC poly‐Si films in this thesis.    When a Ni film is deposited on a c‐Si substrate and annealed, the Ni2Si with PdCl2 structure  forms at ~200oC and transforms into NiSi with the MnP structure at 350‐750oC.  [43]  These  two  phase‐transformations  are  diffusion‐controlled  processes.    Finally  the  NiSi  transforms  into  the  end  phase  NiSi2  by  a  nucleation‐controlled  process  at  high  transformation  temperature  in  the  range  450‐750oC.    However,  the  NiSi  transforming  into  the  NiSi2  is  a  diffusion‐controlled process for the α‐Si.    Hence it’s a low‐temperature process as 350oC for  NiSi2  precipitate  formation,  as  shown  in  Fig.  1‐3  [44].    Subsequently,  the  NiSi2  crystallites  serve as the nuclei for crystallization.    The diffusivity of Ni [45] in α‐Si is higher than that in  c‐Si.    Thus the needle‐like Si crystallite forms due to the diffusion of Ni in the α‐Si network. 

(25)

 

Figure  1‐2  The  crystalline  structures:  (a)  the  diamond  structure  of  Si  and  (b)  the  fluorite  structure NiSi2. 

(26)

 

Figure  1‐3  The  formation  temperature  map  of  thin‐film  Ni  silicides  on  (a)  α‐Si,  and  (b)  c‐Si  [44]. 

(27)

 

Figure 1‐4 The equilibrium molar free‐energy diagram for NiSi2 in contact with α‐Si and c‐Si  [38]. 

(28)

with  α‐Si  and  c‐Si.    Initially,  several  Ni‐Si  phases  form  in  the  silicide  region  and  the  NiSi2  phase is found near the Si region [37].    The chemical potential of the Ni atoms is lower at  the  NiSi2/α‐Si  interface  and  that  of  the  Si  atoms  is  lower  at  the  NiSi2/c‐Si  interface.    Thus  there is a driving force for Ni atoms diffusing through NiSi2 to α‐Si and for Si atoms diffusing  reversely.    This  result  indicates  that  the  α‐Si  is  consumed  at  the  NiSi2/α‐Si  during  the  migration of NiSi2 crystallite.    In 1993, C. Hayzelden and J. L. Batstone [38] found that a few  layers  of  c‐Si  exist  at  the  leading  edge  of  the  NiSi2  precipitate.    Therefore  they  propose  a  possible modification of the growth mechanism, as shown in Fig 1‐5.    The nucleation of c‐Si  on  NiSi2  initially  occurs  and  Si  atoms  then  diffuse  through  NiSi2  to  c‐Si,  as  illustrated  in  Fig  1‐5a.    Next a c‐Si nucleates at the leading edge of a migrating NiSi2 precipitate.    Ni atoms  then  diffuse  through  NiSi2  to  α‐Si  due  to  its  ability  to  lower  the  chemical  potential  at  the  NiSi2/α‐Si,  as  shown  in  Fig  1‐5b.    A  fresh  c‐Si  forms  at  the  NiSi2/α‐Si  interface  and  the  process repeats.    Finally the needle‐like Si crystallite is formed after the migration of NiSi2 in  a‐Si network, as shown in Fig 1‐5c 

To  enlarge  poly‐Si  grain  size,  SPC  is  typically  carried  out  at  600oC  to  increase  the  incubation  time  and  decrease  the  grain  growth  rate.    Therefore  a  long  annealing  time  is  required for the SPC method.    In the NIC/NILC method, a short annealing time and the low  temperature  (>600oC)  could  be  obtained,  because  of  lower  energy  barrier  of  crystallization  resulting from the reaction between Ni‐metal and Si.    However the undesirable Ni and NiSi2 

(29)

 

 

 

Figure 1‐5 A possible modification of the c‐Si growth mechanism involving the formation of a  thin layer of c‐Si at the α‐Si/NiSi2 interface [38]. 

(30)

precipitates would be trapped NILC poly‐Si grain boundaries.    The metal gettering from Si is  a candidate to solve this issue. 

1.3 Metal Gettering from Silicon

Transition‐metals (Fe, Co, Ni and Pd) are ubiquitous in Si wafers, being introduced both  during  wafer  growth  and  in  subsequent  processing.    These  metal  impurities  degrade  the  minority carrier lifetime and increase the leakage current. [46] The degradation of Si devices  by metal impurities could be improved by metal gettering which is employed extensively in  microelectronics and photovoltaics.  In general, the gettering process involves three steps: (1) the release of the impurities  from the device region, (2) the diffusion of the impurities to the gettered region, and (3) the  capture of the impurities at the gettered region, as shown in Fig. 1‐6. [47] The energy barrier  of  the  release  of  the  impurities  should  be  low  and  the  captured  impurities  should  not  be  release simply.    Moreover, the distance between the captured region and the device region  should be short; the impurities should diffuse quickly through the interface or the interlayer. 

In  2000,  S.  M.  Myers  et  al  [48]  proposed  at  least  five  distinct  types  of  gettering  mechanism, as follows: (1) metal‐silicide precipitation, (2) segregation into second phase, (3)  atomic  trapping  by  defects,  (4)  interaction  with  electronic  dopants,  and  (5)  phosphorous‐  diffusion gettering and nonequilibrium processes.    Gettering by metal‐silicide precipitation 

(31)

 

Figure 1‐6 The concept of the gettering process including release, diffusion, and capture of  the metal impurities [47]. 

(32)

is an effective method to remove metal impurities from the device region.    This mechanism,  as  introduced  in  chapter  1‐2‐2,  has  been  implemented  by  back‐side  polycrystalline  silicon  gettering  [49].    The  next  mechanism  also  involves  a  second  phase,  but  one  formed  by  a  third elemental species, with the transition metal being a dilute constituent.    For example,  gettering by segregation into a deposited Al can take place using Al–Si liquid on the back side  of the wafer [50, 51].    That is because of a higher solubility of the metallic impurity in the  liquid Al‐Si phase compared with that in solid Si. 

The imperfections or defects in Si are expected to be the gettering sits.    These defects  are  incompletely  coordinated  being  associated  with  open  regions  in  the  lattice  and  with  Si  atoms and therefore reactive.    S. M. Myers et al refers to such solute‐defect reactions not  involving second‐phase formation as trapping,    Most researchers introduce the cavities into  Si  to  getter  metal  (Fe  [52],  Co  [53],  Ni  [54,  55],  Pt  [56],  Au  [57,  58],  and  Cu  [59,  60])  by  ion‐implanting He or H.    Trapping is believed to occur through a complex chemisorption‐like  reaction on the cavity walls. 

Most transition‐metal solutes are charged in Si and this characteristic can be developed  for  gettering  by  the  electronic  dopants.    A  charged  metal  atom  and  a  dopant  atom  with  opposite charge may form a bound pair, due to the electrostatic attraction.    Moreover the  energy of the charged metal atom is reduced, as the level of electronic doping is sufficient to 

(33)

shift  the  Fermi  level.    Therefore  metal  impurity  (Mn,  Fe,  and  Co)  segregates  from  an  intrinsic or lightly doped region into a highly doped zone (B‐doped and P‐doped Si). [61, 62] 

W.  Schröter  found  that  SiP  precipitates  form  near  Si/PSG  interface  in  phosphorous‐  diffusion gettering and are capable of removing Ni impurities to produce NiSi2 particles [63].    An influence of SiP precipitation during gettering is suggested by metal‐silicide precipitation  at the SiP particles.    This phenomenon is also found during phosphorous‐ diffusion gettering  of Pt [64]. 

These gettering methods have been effectively employed to reduce metallic impurities  in  Si.    However  these  gettering  methods  are  complicated  and  require  high  process  temperatures.    Even  back‐side  gettering  by  ion‐implanting  damage  is  not  suitable  for  TFTs  device, due to a 500‐nm‐thick buffer oxide located between NILC poly‐Si and the Si substrate.    Hence  we  proposed  a  gettering  structure,  as  shown  in  Fig.  1‐7.  [65‐67]  The  mechanism  of  gettering is classified in metal‐silicide precipitation.    For effective gettering, the solubility of  Ni impurities in the Ni gettering layer should be higher than that in the device region and the  Ni diffusivity in the etching stop layer should be high.    Thus the etching stop layer should be  thin for Ni atoms diffusing quickly and well protect the device region during the removal of  the Ni gettering layer.    In addition, C.‐M. Hu proposed the contact holes gettering [68] and  wafer bonding gettering [69] with no etching stop layers. 

(34)

 

Figure 1‐7 (a) A gettering structure with a Ni gettering layer and an etching stop layer, and (b)  the  device  region  protected  well  by  an  etching stop  layer  during  the  removal  of  the Ni gettering layer. 

(35)

1.4 Silicon Nanowires (NWs) Fabrication

Low  temperature  poly‐Si  TFTs  have  been  employed  in  flat  panel  displays.  [1‐6]  The  major  advantage  of  poly‐Si  TFTs  technology  is  its  integration  of  driver  electronics,  sensors,  memories,  and  peripheral  circuits  on  the  glass  substrate  for  multifunctional  active‐matrix  displays.    Several  techniques  have  been  proposed  to  scale  down  poly‐Si  TFTs’  device  geometries for increasing the device density.    Unfortunately, the undesirable short‐channel  effects  (SCEs)  in  electrical  characteristics  have  been  found  in  the  conventional  planar  short‐channel  poly‐Si  TFTs.    Recently,  lots  of  efforts  on  nonplanar  device  structures  have  been  developed  for  better  gate  electrostatic  control  of  the  channel  potential,  such  as  nanowire  channel.  [70,  71]  Si  NWs  with  high  surface‐to‐volume  ratio  feature  have  been  adopted  in  memory  devices  [72],  NW  thin‐film  transistors  (TFTs)  [73],  and  biosensors  [74].    In general, Si NWs fabrication could be classified into two types: top‐down, and bottom‐up,  introduced as follows: 

1.4.1 Top-Down Method

Top‐down  method  generally  requires  the  advanced  lithography  techniques,  such  as  deep UV [75], e‐beam [76].    Fist, nano‐scale patterns are defined on the substrates and Si  NWs then form by dry‐etching.    These approaches are well developed for mass production,  but  very  expensive  equipments  and  cutting‐edge  technologies are required. In addition,

(36)

several  techniques,  like  thermal  flow  [77],  chemical  shrink  [78],  and  spacer  patterning  [79]  have  been  reported  to  assist  the  nano‐scale  patterns  fabrication  by  the  conventional  lithography  tools  (G‐line  and  I‐line  steppers).    The  conventional  lithography  is  relatively  cheap for Si NWs fabrication. 

1.4.2 Bottom-Up Method

In general, Si NWs fabricated by bottom‐up method need to be assembled and align for  the  electronics  compared  with  top‐down  method.    The  assembly  techniques  such  as  electric‐field‐directed  assembly  [80],  microfluidic  channel  [81]  and  Langmuir‐Blodgett  (LB)  technique  [82]  have  been  proposed.    Electric  field  method  is  via  interaction  between  electric field of two parallel electrodes and polarity of NWs.    Fluidic channel method could  obtain  assembled  NW  arrays  by  flowing  NWs  suspension  inside  a  polydimethylsiloxane  (PDMS) mold and LB method could assemble large‐area anisotropic NWs by a compression  process. 

Typically  the  bottom‐up  method  contains  three  steps:  (a)  deposition  methods  to  prepare the NWs, (2) synthesis of the NWs on a substrate, and (3) dispersion of NWs into a  solution.    Some  deposition  methods  have  been  proposed  including,  laser  ablation  catalyst  growth  [83],  chemical  deposition  catalyst  growth  [84]  and  oxide‐assisted  catalyst‐free  method  [85].    The  first  two  techniques  use  a  metal  nanocluster  catalyst  as  the  nucleation 

(37)

site  for  NWs  growth.    Hence  metal  contamination  is  a  potential  concern  in  this  approach.    Oxide‐assisted catalyst‐free method could fabricate NWs without metal contamination, but it  is not adapted to electronic devices due to lots of defects in NWs. 

Recently,  H.‐C.  Lin  et  al  proposed  a  novel  TFT  structure  with  sidewall‐spacer  poly‐Si  nanowire  channels.  [86‐88]  The  feature  of  process  is  the  simple  method  of  forming  sidewall‐spacer  of  MOSFET,  as  shown  in  Fig.  1‐8b.    Here  we  fabricate  NILC  poly‐Si  NWs TFTs similar to the sidewall‐spacer method to investigate the effect of Ni residues on  the performance of NILC poly‐Si NWs TFTs. 

1.5 Motivation and Thesis Organization

High‐performance  low‐temperature  polycrystalline  silicon  (poly‐Si)  thin‐film  transistors  (TFTs) have attracted considerable interest for their application in flat panel displays.    NILC  is particularly attractive for forming superior, poly‐Si films with good electrical characteristics    However,  NILC  poly‐Si  grain  boundaries  trap  Ni  and  NiSi2  precipitates  which  increase  the  leakage current and shift the threshold voltage. 

Here, we propose a technique that could effectively resolve the Ni‐residue issues.    Our  method  is  using  a  gettering  structure  (Ni  gettering  layer/etching  stop  layer)  to  getter  Ni  impurities inside NILC poly‐Si based on metal‐silicide precipitation mechanism.    It’s a simple  and  effective  process  for  improving  the  electrical  properties  of  large  area  NILC  TFTs.    To 

(38)

 

Figure  1‐8  (a)  Photoresist  patterns  on  top  of  the  poly‐Si  surface  by  the  conventional  lithography,  and  (b)  the  sidewall  spacer  NW  channels  fabricated  by  an  anisotropic etching. 

(39)

reduce  thermal  budget  of  the  previous  PECVD‐SiNx  gettering,  around  5‐nm‐thick  chemical  oxide is proposed as an etching stop layer.    This approach is compatible to traditional TFTs  fabrication  and  costs  cheaper  compared  with  PECVD  deposition.    To  further  improve  the  gettering efficiency of α‐Si gettering layers, phosphorous dopant is introduced into α‐Si film.    This is because phosphorous‐diffusion could obtain solubility enhancement of Ni impurities. 

In  addition  to  improving  the  performance  of  NILC  poly‐Si  thin‐film  and  NW  channel  transistors, the gettering of nickel impurities within NILC poly‐Si is carried out.    Reduction of  Ni‐related defects trapped in the channel layer due to NILC poly‐Si nature, could suppress the  leakage current and negative shift of the threshold voltage.    Moreover, NiSi2 precipitates are  randomly trapped at poly‐Si/gate oxide interfaces and poly‐Si grain boundaries.    Hence the  uniformity of device performance could be improved through a Ni‐gettering process. 

The dissertation is divided into five chapters listed below: 

In  chapter  1,  an  overview  of  poly‐Si  TFTs  is  reviewed,  and  then  the  processes  of  low  temperature  poly‐Si  crystallization,  the  metal  gettering  from  Si,  and  Si  NWs  fabrication  are  introduced.    Finally,  the  motivation  of  this  study  and  the  outline  of  the  dissertation  are  provided. 

In  chapter  2,  a  simple  and  effective  Ni‐gettering  process  is  proposed  to  reduce  Ni  impurities  inside  NIC  and  NILC  poly‐Si  films.    The  phosphorous‐doped  α‐Si/chemical  oxide 

(40)

served as a gettering structure is introduced.    Moreover, the influence of the phosphorous  dopant  concentration  on  the  gettering  efficiency  is  investigated.    In  this  chapter,  we  also  compare the effects of the phosphorous dopant and the argon dopant on NILC rate. 

In  chapter  3,  the  effects  of  Ni‐gettering  layers  (p‐α‐Si/chem‐SiO2  films)  on  electrical  characteristics  of  large  area  NILC  TFTs  is  studied.    The  leakage  current,  threshold  voltage,  and the uniformity of NILC TFTs are studied after a Ni‐gettering process. 

In  chapter  4,  the  fabrication  of  NILC  poly‐Si  TFTs  with  a  couple  Si  NWs  is  introduced.    The effect of Ni residues on the performance of NILC poly‐Si NWs TFTs is investigated.    The  proposed  gettering  method  is  employed  to  improve  the  electrical  characteristics  of  NILC  poly‐Si NWs TFTs. 

(41)

Chapter 2 Ni Reduction of Nickel-Mediated

Crystallization Polycrystalline Silicon

Using A Ni-Gettering Process

2.1 Introduction

Several  metal  gettering  methods  have  been  employed  to  reduce  the  amount  of  undesired metallic impurities in Si.    However these gettering methods are complicated and  require  high  process  temperatures.    In  previous  studies  [65],  we  have  proposed  a  simple  method  for  reducing  Ni  concentration  inside  the  NILC  film.    It  involves  using  α‐Si  and  silicon‐nitride  (SiNx)  films  as  Ni‐gettering  layers.    The  top  α‐Si  layer  served  as  a  gettering  layer, while the middle SiNx layer was used as an etching stop layer.    However the gettering  time required was 90 h due to low Ni diffusivity in SiNx.    To reduce the thermal budget of  the  Ni‐gettering  process,  we  use  α‐Si  and  chemical  oxide  (chem‐SiO2)  films  as  Ni‐gettering  layers, because Ni atoms transfer quickly through the nanothick‐SiO2 layer [89]. 

During the gettering process, Ni atoms were diffused from the NILC film to the α‐Si layer  due  to  the  concentration  gradient.    When  the  system  reached  equilibrium,  no  more  Ni  diffused into the gettering layer.    At this point, the Ni concentration in the α‐Si layer was the 

(42)

same as that in NILC.    To improve the Ni‐gettering efficiency, phosphorus‐doped α‐Si (p‐α‐Si)  films  and  chemical  SiO2  (chem‐SiO2)  layers  are  used  as  gettering  layers.    The  effect  of  phosphorus dopant on the Ni‐gettering efficiency is investigated in this chapter. 

2.2 Experimental Procedure

2.2.1 Gettering of Ni Residues from NILC Poly-Si Films

Three  kinds  of  poly‐Si  films  are  investigated  in  this  study.    One  is  a  poly‐Si  film  fabricated by traditional NILC method without the gettering process (referred to as NoGET),  and  the  others  are  poly‐Si  films  fabricated  by  the  same  NILC  method  with  different  Ni‐gettering layers (referred to as ASiGET and PSiGET).    The NILC fabrication process began  with  capping  4‐inch  Si  (100)  wafers  with  500‐nm‐thick  wet  thermal  oxide.    Silane‐based  100‐nm‐thick α‐Si films  were then deposited using low‐pressure chemical vapor deposition  (LPCVD)  at  550oC  in  N2  ambient.    The  photoresist  was  patterned  to  form  desired  Ni  lines,  and a 5‐nm‐thick Ni film was deposited on the α‐Si. 

To form NoGET poly‐Si films, samples were annealed at 540oC for 24 h in N2 ambient, as  shown in Fig. 2‐1a.    The unreacted Ni was then removed by a mixed solution of H2SO4 and  H2O2 for 20 min.    Finally, poly‐Si films were dipped into 1% diluted hydrogen fluoride (DHF)  solution to remove the annealing surface oxide, as illustrated in Fig. 2‐1b. 

(43)

 

Figure  2‐1 Schematic  illustration  of  the  Ni‐gettering  process:  (a)  fabrication  of  the  NILC  poly‐Si  film,  (b)  removal  of  unreacted  Ni  pads,  (c)  capped  with  an  etching  stop  layer  (chem‐SiO2)  and  a  gettering  layer  (α‐Si  or  p‐α‐Si),  and  (d)  removal  of  the  gettering layer and the chem‐SiO2 layer. 

(44)

H2SO4  and  H2O2  for  10  min  to  form  a  chem‐SiO2  layer  on  the  top  of  NILC  poly‐Si  films.    A  100‐nm‐thick α‐Si film was then deposited on the chem‐SiO2 layer using LPCVD at 550oC for 1  h in N2 ambient, as shown in Fig. 2‐1c.    The top α‐Si film served as the Ni‐gettering layer. 

As  for  the  PSiGET  poly‐Si  films,  phosphorus  ions  were  implanted  into  α‐Si  to  form  a  p‐α‐Si film, as shown in Fig. 2‐1c.    The projection range (Rp) of ions was set at the middle of  the  α‐Si  film.    The  ion‐accelerating  energy  was  35  keV.    The  dosage  of  phosphorus  ions  were  1×1014  cm‐2,  1×1015  cm‐2  and  1×1016  cm‐2,  respectively.    Relevant  parameters  for  the  samples studied are summarized in Table 2‐1. 

Samples undergoing Ni‐gettering were then annealed at 550oC for 12  h in  N2 ambient  with  the  goal  of  removing  the  unwanted  Ni  metal  inside  the  NILC  poly‐Si.    Following  the  annealing process, the top Ni‐gettering films were removed using 5% tetramethylammonium  hydroxide (TMAH) solution for 2 min at 55oC, and the chem‐SiO2 layers were removed using  1%  DHF  solution,  as  illustrated  in  Fig.  2‐1d.    For  the  purpose  of  comparison,  the  NoGET  poly‐Si  film  was  also  subjected  to  an  extended  heat  treatment  at  550oC  for  12  h  in  N2  ambient. 

2.2.2 Gettering of Ni Residues from NIC Poly-Si Films

The fabrication process of NIC poly‐Si is shown in Fig. 2‐2.    Silane‐based 100‐nm‐thick  α‐Si films were deposited using LPCVD at 550oC in N2 ambient, as displayed in Fig. 2‐2a.    A 

(45)

Table 2‐1 Relevant parameters of the Ni‐gettering layers. 

(46)

 

Figure 2‐2 Schematic illustration of the Ni‐gettering process of the NIC poly‐Si: (a) fabrication  of  the  NIC  poly‐Si  film  (b)  removal  of  unreacted  Ni  films,  and  (c)  capped  with  a  chem‐SiO2 layer and a gettering layer (α‐Si or p‐α‐Si). 

(47)

5‐nm‐thick Ni film was then deposited on the α‐Si, and subsequently annealed at 540oC for

 

24 h to form NIC poly‐Si.    The unreacted Ni was then removed by a mixed solution of H2SO4  and H2O2 for 20 min.    Finally, poly‐Si films were dipped into 1% DHF solution to remove the  annealing  surface  oxide,  as  shown  in  Fig.  2‐2b.    The  poly‐Si  film  was  dipped  into  a  mixed  solution of H2SO4 and H2O2 to form a chem‐SiO2 layer.    A 100‐nm‐thick α‐Si film was then  deposited on the chem‐SiO2 layer using LPCVD at 550oC for 1 h in N2 ambient to form the α‐Si  gettering  layer,  as  illustrated  in  Fig.  2‐2c.    Phosphorous  ions  were  implanted  into  α‐Si  to  form  the  p‐α‐Si  gettering  layer.    The  dosage  of  phosphorus  ions  and  the  ion‐accelerating  energy  were  1×1016  cm‐2  and  35  keV,  respectively.    Samples  were  then  annealed  at  550oC  for 12 h in N2 ambient. 

2.2.3 Dopant Effect on NILC Rate

Three  kinds  of  α‐Si  films  are  investigated  in  this  study.    One  is  intrinsic  α‐Si,  and  the  others  are  α‐Si  films  introduced  by  argon  ions  and  phosphorus  ions,  respectively.    First,  silane‐based  100‐nm‐thick  α‐Si  films  were  deposited  on  oxide  Si  substrates  using  LPCVD,  followed by ion implantation.    The Rp of ions was then set at the middle of the α‐Si film and  the dosage was 1×1014 cm‐2, 1×1015 cm‐2, and 1×1016 cm‐2, respectively.    Then 5‐nm‐thick Ni  lines  were  selectively  deposited  on  sample  surfaces.    Finally  the  traditional  NILC  method  was carried out at 540oC for 16 h in N2 ambient. 

(48)

2.3 Results and Discussion

2.3.1 Characterization of NILC Poly-Si Films

The length of the NILC poly‐Si is about 79μm and almost saturated, as shown in Fig. 2‐3.    Since solid‐phase crystallization (SPC) poly‐Si grains formed near interface between α‐Si and  NILC  poly‐Si,  the  NILC  poly‐Si  grains  laterally  growth  was  blocked.    Therefore  we  can  obviously see the winding interface (α‐Si/NILC poly‐Si).    Before the NILC got saturated, we  can examine NICL rate as 3.59 μm/h, as shown in Fig. 2‐4. 

After  a  NILC  fabrication  process,  the  α‐Si  and  Ni  silicide  were  etched  away  with  Secco  etching  solution  [90]  and  examined  by  scanning  electron  microscope  (SEM).    The  NILC  poly‐Si is composed of needle‐like poly‐Si grains and grain size is about 100 nm, as displayed  in Fig. 2‐5. 

2.3.2 Quality of chem-SiO2 Layers

To  examine  the  quality  of  the  chem‐SiO2  film,  after  the  chem‐SiO2  layer  was  formed,  platinum  was  deposited  on  top  of  the  chem‐SiO2  film  for  image  contrast  in  transmission  electron microscopy (TEM) sample preparation.    As shown in Fig. 2‐6, the oxide layer is only  about 5 nm thick.    This chem‐SiO2 layer was used as an etching stop layer in the 5% TMAH  etching  solution.    Moreover,  this  nano  oxide  layer  also  served  as  a  diffusion  interlayer  during the Ni‐gettering process.    Ni atoms needed to diffuse from the NILC poly‐Si through 

(49)

 

Figure 2‐3 OM image of the α‐Si film after a NILC process carried out at 540oC for 24 h in N2  ambient. 

(50)

  Figure  2‐4  The  dependence  of  the  NILC  length  on  the  anneal  time.    The  NILC  was  carried 

(51)

  Figure 2‐5 SEM image of the NILC poly‐Si grains treated with Secco‐etching. 

(52)

 

Figure 2‐6 (a) Cross‐sectional TEM images of the NILC Poly‐Si films capped with the chemical  oxide films, and (b) the high magnification of a chemical oxide film around 5 nm  thick.    Platinum  (Pt)  films  were  deposited  on  top  of  the  chem‐SiO2  layers  for  image contrast. 

(53)

the  thin  chem‐SO2  into  the  Ni‐gettering  layer.    The  chem‐SiO2  in  Fig.  2‐6b  tends  to  be  porous  and  amorphous.    Therefore  Ni  atoms  possibly  diffused  through  5‐nm‐thick  chem‐SiO2 faster compared with 30‐nm‐thick SiNx [65] used before. 

To  study  the  effect  of  Ni‐gettering  on  the  surface  roughness  of  the  NILC  poly‐Si  after  gettering  layers  removal,  the  NILC  poly‐Si  surfaces  were  measured  using  atomic  force  microscopy  (AFM).    As  shown  in  Fig  2‐7,  the  metal  gettering  did  not  change  the  surface  roughness  greatly:  the  root‐mean‐square  (RMS)  roughness  of  ASiGET  (0.65  nm)  and  PSiGET‐16  (0.69  nm)  are  almost  the  same  as  that  of  NoGET  (0.64  nm).    This  seems  that  5‐nm‐thick  chem‐SiO2  layer  did  protect  ASiGET  and  PSiGET‐16  poly‐Si  surfaces  during  wet  etching by 5% TMAH solution. 

2.3.3 Ni-Gettering Using chem-SiO2 Interlayer

Figure 2‐8a shows the optical microscopy (OM) images of the Ni‐gettering layers after it  was  deposited  on  top  of  the  chem‐SiO2  layer  using  LPCVD  at  550°C  for  1  h  in  N2  ambient.    The pink region is α‐Si and the green regions are disk‐like poly‐Si.    This result indicates that  during  the  deposition  of  α‐Si  film,  some  Ni  atoms  had  already  diffused  from  the  NIC  area  through the chem‐SiO2 layer into the gettering layer and caused α‐Si to be transformed into  poly‐Si  grains  by  the  NILC  mechanism.    However  in  the  case  of  the  α‐Si/SiNx‐gettering  process  [65],  no  NILC  poly‐Si  was  observed  on  the  gettering  layer  during  the  deposition  of 

(54)

 

Figure  2‐7  AFM  images  of  the  NILC  poly‐Si  surfaces  (a)  without  Ni‐gettering,  and  with  Ni‐gettering  by  (b)  a  α‐Si  layer,  and  (c)  a  p‐α‐Si  layer  (the  dosage  was  1×1016  cm‐2). 

(55)

  Figure  2‐8  OM  images  of  the  Ni‐gettering  layers:  (a)  a  α‐Si  film  deposited  on  a  chem‐SiO

layer by LPCVD and then phosphorous ions implanted at a dosage of (b) 1×1014  cm‐2, (c) 1×1015 cm‐2, and (d) 1×1016 cm‐2, respectively. 

數據

Table Lists  Table 2‐1 Relevant parameters of the Ni‐gettering layers. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 27  Table 3‐1 Device characteristics of the NILC TFTs and the GETR TFTs.    Data were measured in  ten devices, respectively. ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
Figure  1‐2  The  crystalline  structures:  (a)  the  diamond  structure  of  Si  and  (b)  the  fluorite  structure NiSi 2 . 
Figure  1‐3  The  formation  temperature  map  of  thin‐film  Ni  silicides  on  (a)  α‐Si,  and  (b)  c‐Si  [44]. 
Figure  1‐8  (a)  Photoresist  patterns  on  top  of  the  poly‐Si  surface  by  the  conventional  lithography,  and  (b)  the  sidewall  spacer  NW  channels  fabricated  by  an  anisotropic etching. 
+7

參考文獻

相關文件

在1980年代,非晶矽是唯一商業化的薄膜型太 陽能電池材料。非晶矽的優點在於對於可見光

◦ 金屬介電層 (inter-metal dielectric, IMD) 是介於兩 個金屬層中間,就像兩個導電的金屬或是兩條鄰 近的金屬線之間的絕緣薄膜,並以階梯覆蓋 (step

雙極性接面電晶體(bipolar junction transistor, BJT) 場效電晶體(field effect transistor, FET).

“Polysilicon Thin Film Transistors Fabricated at 100℃ on a Flexible Plastic Substrate,” IEEE Electron Device Meeting, p. “Polysilicon Thin Film Transistors

―Low-Temperature Polycrystalline Silicon Thin Film Transistor Nonvolatile Memory Using Ni Nanocrystals as Charge-Trapping Centers Fabricated by Hydrogen Plasma

的課程內容整理,作品入選102學年度全國高中 學校本位特色選修課程教學計畫及實施(普通

• 雙極性電晶體 (bipolar junction transistor , BJ T) 依結構區分,有 npn 型及 pnp 型兩種. Base

X-ray diffractograms of liquid crystalline polymers.... TGA results of polymers