[發明專利]薄膜晶體管及其制作方法

無效

• 申請號: 201210105903.7
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN103378162A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 張惠喻;游明璋;邱家慶;韓西容
• 申請（專利權）人: 東莞萬士達液晶顯示器有限公司;勝華科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/34
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發明是有關于一種半導體元件及其制作方法，且特別是關于一種薄膜晶體管及其制作方法。

背景技術

近年來，隨著電子技術的日新月異，具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性的薄膜晶體管液晶顯示器(Thin?Film?Transistor?Liquid?Crystal?Display，TFT?LCD)已逐漸成為市場的主流。

隨著薄膜晶體管液晶顯示器大面積化和高解析度的需求，薄膜晶體管須具備高載流子遷移率，來縮短其充放電時間。近年來，考慮到載流子遷移率、可撓性以及均勻性的問題，薄膜晶體管的通道層可選用通過氧化物半導體層來制作的氧化物通道層。

在制作薄膜晶體管的過程中，需要通過照射紫外光(Ultraviolet?light，UV)以及蝕刻等步驟來圖案化各膜層。然而，由于氧化物通道層對水、氧、酸性蝕刻劑等非常敏感，任何環境的影響或是工藝的異常都可能造成元件的電性與均勻性異常。此外，氧化物通道層在紫外光的照射下會產生光電流(photo?current)，造成薄膜晶體管的壽命(lifetime)以及光電特性的劣化。因此，如何改善氧化物通道層的穩定性并減少其因外在環境或工藝異常所造成的影響，實為當前研發人員急需解決的議題之一。

發明內容

本發明提供一種薄膜晶體管及其制作方法，其具有良好的光電特性及穩定性。

本發明提供一種薄膜晶體管，其包括一柵極、一氧化物通道層、一柵絕緣層、一源極、一漏極以及一介電層。柵極配置在一基板上。配置在基板上的氧化物通道層，與柵極彼此上下堆疊，其中氧化物通道層的材質包括一金屬元素，且金屬元素的含量沿氧化物通道層的厚度方向呈現梯度分布。柵絕緣層配置在柵極與該通道層之間。源極與漏極彼此平行配置，且連接于氧化物通道層。介電層覆蓋源極及漏極遠離基板的一側。

本發明提供一種薄膜晶體管的制作方法，其包括以下步驟：在一基板上形成一柵極；在基板上形成至少一第一氧化物半導體層以及至少一第二氧化物半導體層，其中各該第一氧化物半導體層以及各該第二氧化物半導體層交替排列，以構成一氧化物通道層，氧化物通道層配置在基板上，且柵極與氧化物通道層彼此上下堆疊，其中氧化物通道層的材質包括一金屬元素，且金屬元素的含量沿氧化物通道層的厚度方向呈現梯度分布；在柵極與氧化物通道層之間形成一柵絕緣層；形成一源極以及一漏極，其中源極與漏極彼此平行配置，且連接于氧化物通道層；形成一介電層以覆蓋源極及漏極遠離基板的一側。

在本發明的一實施例中，前述的氧化物通道層具有一第一區域以及一第二區域，第一區域的金屬元素的含量大于第二區域的金屬元素的含量且第一區域與第二區域沿厚度方向排列，其中第一區域相對于第二區域更鄰近于柵極，且金屬元素的含量由第一區域至第二區域逐漸減少。

在本發明的一實施例中，前述的氧化物通道層具有一第一區域以及一第二區域，第一區域的金屬元素的含量大于第二區域的金屬元素的含量且第一區域與第二區域沿厚度方向排列，其中第一區域相對于第二區域更鄰近于源極以及漏極，且金屬元素的含量由第一區域至第二區域逐漸減少。

在本發明的一實施例中，前述的柵極位于氧化物通道層與基板之間。

在本發明的一實施例中，前述的薄膜晶體管，還包括一蝕刻阻擋層位于氧化物通道層接觸在源極及漏極的一側。

在本發明的一實施例中，前述的源極及漏極位于氧化物通道層與柵極之間。

在本發明的一實施例中，前述的氧化物通道層位于基板與柵極之間，且薄膜晶體管更包括一絕緣層位于柵極遠離柵絕緣層的一側，且絕緣層具有一第一貫孔以及一第二貫孔，其中第一貫孔以及第二貫孔分別貫穿絕緣層以及柵絕緣層，并暴露出部分氧化物通道層，且源極以及漏極分別通過第一貫孔以及第二貫孔連接氧化物通道層。

在本發明的一實施例中，前述的金屬元素包括銦、鋅、鎘或錫。

在本發明的一實施例中，前述的形成第一氧化物半導體層的方法包括進行一低溫成膜工藝，其中低溫成膜工藝的溫度范圍為攝氏20度至150度。

在本發明的一實施例中，前述的薄膜晶體管的制作方法，其中在第一氧化物半導體層中金屬元素為一第一含量而在第二氧化物半導體層中金屬元素為一第二含量，且第一含量不同于第二含量。

在本發明的一實施例中，前述的薄膜晶體管的制作方法，還包括進行一熱退火工藝，使金屬元素由第一氧化物半導體層擴散到第二氧化物半導體層，而呈現漸變的梯度分布，以構成氧化物通道層。