The fabrication processes to improve the electrical properties of the bottom-gate poly-Si thin film trasistor (TFT) using electron cyclotron resonance (ECR) plasma oxidation have been investigated. The mobility and the surface roughness of the TFT with ECR plasma gate oxide are 5.6㎠/Vsec and 10Å, respectively. On the other hand, the mobility and the surface roughness of the TFT with LPCVD gate oxide are 3.9㎠/Vsec and 23Å, respectively. The ECR oxidation of poly-Si is applied after source/drain doping. The ECR oxidation reduces the leakage current, which is due to the passivation at the backside interface of poly-Si film.
본 논문에서는 하위 게이트 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 성능 향상을 위한 제작 공정에 관한 연구를 하였다.
우선 게이트 산화막으로 기존의 CVD산화막 대신 ECR 열산화막을 사용하여 소자를 제작하고 성능을 분석하였다. 두번째로 활성영역인 다결정 실리콘 박막의 특성 향상을 위해 비정질 실리콘 상태와 다결정 실리콘 상태에 각각 ECR 플라즈마 산화를 하여 소자를 제작하고 특성을 보았다.
실험 결과 게이트 산화막으로 ECR 열산화막을 사용한 소자는 LPCVD 산화막을 사용한 소자에 비해 이동도가 40%정도 증가하였다. 이는 ECR 열산화를 통해 도핑된 게이트 표면의 거칠기가 감소하여 계면 특성이 좋아졌을 뿐아니라 그 위에 증착된 다결정 실리콘 박막의 특성도 향상되었기 때문이다. 또한 비정질 실리콘막을 ECR 산화시켜 재결정화한 소자는 산화하지않고 재결정화한 소자에 비해 누설전류만 증가하였고 다른 특성들은 모두 향상되었으나 그 정도가 크지 않아서 좀더 연구가 필요하다. 그리고 다결정 실리콘 막에 ECR 산화를 한 소자는 처리를 하지않은 소자에 비해 subthreshold slope과 누설전류, 트랩밀도만 향상되었다. 이는 산화 공정동안 산소가 주로 채널 윗쪽에만 들어가서 trap state들을 passivation시켰기 때문이라고 생각된다.
