光酸化膜とSiH_4とN_2OガスからのPECVD膜を積層した低温多結晶Si薄膜トランジスタ用ゲート絶縁膜(低温または高温多結晶Siとアクティブマトリックス型ディスプレイ用薄膜トランジスタ論文特集)

概要

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光酸化膜とSiH_4とN_2OガスからのPECVD膜を積層した低温多結晶Si薄膜トランジスタ用ゲート絶縁膜を開発した.Xeエキシマランプを用いた光酸化の速度は,(100)と(111)の単結晶Siウェーハで同じであり,光酸化により多結晶Siへ良好なカバレッジをもつSiO_2の形成が可能である.イオン衝撃損傷の小さい低RFパワー条件を採用すれば,数nm程度の薄い酸化膜で界面準位密度は改善できた.SiH_4とN_2OガスからPECVD成膜すると,SiO_2/Si界面に窒素が蓄積するが,界面に酸化により膜形成すると界面の窒素を減少できる.これらの条件を踏まえ作製した光酸化膜とPECVD膜の積層ゲート絶縁膜において,基板温度200〜300℃での光酸化により,界面準位密度2〜3×10^<10>cm^<-2>eV^<-1>の良好なSiO_2/Si界面が形成できた.この界面準位密度は,950℃での熱酸化膜と同等で,PECVD膜に比べて約1/10に改善できた.この積層ゲート絶縁膜は,信頼性試験でフラットバンド電圧のシフトを示した.これは,PECVD成膜時にSiO_2膜中に取り込まれた窒素により生じた正孔トラップによるものと考えられる.
社団法人電子情報通信学会の論文
2002-07-25