[發明專利]主動元件結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201510277505.7
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN104966738B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 葉柏良;吳振中;張君安;游江津;張家銘
• 申請（專利權）人: 友達光電股份有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種主動元件結構及制作方法，其中主動元件結構包括柵極、氧化物通道層、源極、漏極、與高能量絕緣層。氧化物通道層與柵極上下疊置，其中氧化物通道包括一上層與一下層，且上層的晶格結構與下層的晶格結構不同。源極及漏極都與氧化物通道層接觸，其中源極與漏極以氧化物通道層相隔一間距并定義出一通道區。高能量與絕緣層氧化物通道層的上層接觸。氧化物通道層的上層結構可以提供擋光效果，進而改善氧化物通道層照光而產生的臨界電壓偏移問題。

技術領域

本發明涉及一種主動元件及其制造方法，且特別是涉及一種具有氧化物通道層的主動元件結構及其制作方法。

背景技術

近年來，使用銦(In)-鎵(Ga)-鋅(Zn)-氧(O)系(以下稱作IGZO)的氧化物半導體薄膜作為薄膜晶體管的通道層已有許多研究與實際的應用開發。然而，氧化物半導體薄膜雖然可作為薄膜晶體管的通道層，但氧化物半導體薄膜受光照射之后，電性特性會發生改變(例如，載流子容易躍遷至導電帶)，致使薄膜晶體管的臨界電壓(threshold voltage)發生偏移。故使用氧化物半導體薄膜作為通道層的主動元件會有穩定性不佳的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種主動元件結構，其具有較佳的穩定性。

本發明的再一目的在于提供一種主動元件結構的制作方法，其可以制作出穩定性較佳的主動元件結構。

為達上述目的，本發明提供一種主動元件結構，包括柵極、氧化物通道層、源極、漏極以及高能量絕緣層。氧化物通道層與柵極上下疊置，其中氧化物通道層包括上層與下層，且上層的晶格結構與下層的晶格結構不同。源極及漏極都與氧化物通道層接觸，其中源極與漏極相隔一間距以在氧化物通道層定義出一通道區。高能量絕緣層接觸氧化物通道層的上層。

在本發明的一實施例中，上述高能量絕緣層的材質包括氧化硅。

在本發明的一實施例中，上述上層的厚度與下層的厚度的比為1：5至1：9。

在本發明的一實施例中，上述上層的晶格結構為體心立方(BCC)結晶或面心立方(FCC)結晶。

在本發明的一實施例中，上述下層為非晶質的晶格結構。

在本發明的一實施例中，上述上層的氧含量低于下層的氧含量。

在本發明的一實施例中，上述主動元件結構還包括柵極絕緣層，其中柵極絕緣層位于柵極與氧化物通道層之間，且氧化物通道層、源極與漏極位于高能量絕緣層與柵極絕緣層之間。

在本發明的一實施例中，上述主動元件結構還包括保護層，其中高能量絕緣層位于柵極與氧化物通道層之間。

在本發明的一實施例中，上述氧化物通道層的上層與下層的材質包括銦鎵鋅氧化物。

在本發明的一實施例中，上述氧化物通道層的上層的面積大致相同該氧化物通道層與高能量絕緣層的接觸面積。

本發明提供一種主動元件結構的制作方法，包括先形成柵極、氧化物通道層、源極與漏極，其中柵極與氧化物通道層上下疊置。源極與漏極都與氧化物通道層接觸，并相隔一間距以在氧化物通道層定義出一通道區。再來，進行高能量沉積步驟以形成接觸氧化物通道層的高能量絕緣層。高能量沉積步驟的能量密度由0.14瓦/平方厘米(W/cm²)至0.37瓦/平方厘米(W/cm²)。之后，進行退火步驟使氧化物通道層包括接觸于高能量絕緣層的上層與下層，且上層的晶格結構與下層的晶格結構不同。退火步驟的制作工藝溫度由200℃至300℃。

在本發明的一實施例中，上述高能量沉積步驟的能量密度由0.21瓦/平方厘米(W/cm²)至0.28瓦/平方厘米(W/cm²)。

在本發明的一實施例中，上述退火步驟在大氣環境下進行。