[發(fā)明專利]具有金屬氧化物通道層之增強(qiáng)型場(chǎng)效晶體管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611096508.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN106876474A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石宸瑋;荊鳳德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 先進(jìn)元件研發(fā)公司
• 主分類號(hào): H01L29/786
• 分類號(hào): H01L29/786
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11369
• 代理人: 史霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明系關(guān)于增強(qiáng)型場(chǎng)效晶體管，尤其是具有金屬氧化物通道層的增強(qiáng)型N-型薄膜晶體管。

背景技術(shù)

取決于場(chǎng)效晶體管的電特性、制造制程、成本等，場(chǎng)效晶體管被用于各種電子裝置。場(chǎng)效晶體管中的一種-薄膜晶體管(TFTs)-為液晶顯示器(LCD)屏幕中的主要切換組件與驅(qū)動(dòng)組件。是以，薄膜晶體管的切換速度極為重要。

非晶硅薄膜晶體管、多晶硅薄膜晶體管、及金屬氧化物薄膜晶體管為最廣泛使用的薄膜晶體管。由于大尺寸非晶硅膜的良好均勻性，可以非常便宜的方式制造非晶硅薄膜晶體管，但非晶硅薄膜晶體管苦于相對(duì)較低的電遷移率。多晶硅薄膜晶體管比非晶硅薄膜晶體管具有更高的遷移率，但多晶硅薄膜晶體管的制程較復(fù)雜且在將多晶硅形成于大尺寸面板上時(shí)不易達(dá)到良好的均勻性。金屬氧化物薄膜晶體管被視為是能夠取代非晶硅薄膜晶體管多晶硅薄膜晶體管的愿景技術(shù)，因此許多焦點(diǎn)著重于金屬氧化物薄膜晶體管的研究開發(fā)。

磊晶成長(zhǎng)的SnO_x(x為零或一正數(shù))薄膜具有良好的P-型半導(dǎo)體特性且可用以作為P-型薄膜晶體管的通道層。然而，以現(xiàn)今的技術(shù)難以制造大尺寸的高質(zhì)量SnO_x磊晶薄膜。

又，有時(shí)液晶顯示器屏幕之畫素區(qū)外的外圍電路需要互補(bǔ)晶體管(N-型與P-型晶體管)。P-型晶體管單獨(dú)難以滿足電路設(shè)計(jì)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明之一態(tài)樣提供一種增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管，其包含一金屬氧化物通道層、一閘極介電層、一閘極電極、一源極電極、及一漏極電極。該閘極電極系藉由該閘極介電層而與該金屬氧化物信道層實(shí)體分離。該金屬氧化物通道層包含選自SnO₂、氧化銦錫(ITO)、ZnO、及In₂O₃的一材料且具有小于一閾值的一厚度。該金屬氧化物通道層之該厚度小于該閾值使得該增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管在轉(zhuǎn)移特性(transfer characteristics)中表現(xiàn)出夾止行為(pinch-off behavior)，且使得該增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管在正操作電壓下具有不飽和的電遷移率趨勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該金屬氧化物通道層為非晶態(tài)或奈米結(jié)晶態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該金屬氧化物通道層包含SnO₂且具有小于10nm的該厚度。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該金屬氧化物通道層包含SnO₂且在正閘極電壓下能達(dá)到147cm²/Vs的有效電遷移率。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該閘極介電層包含高介電常數(shù)(high-k)介電材料。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該閘極介電層具有介于30nm至150nm的一厚度。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管為一下閘極型(bottom-gate type)場(chǎng)效晶體管且該閘極電極比該金屬氧化物通道層更靠近一基板。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管更包含介于該金屬氧化物通道層與該源極電極及該漏極電極之間的一蝕刻停止層。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管更包含另一閘極電極與另一閘極介電層。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管為一上閘極型(top-gate type)場(chǎng)效晶體管且該金屬氧化物通道層比該閘極電極更靠近一基板。

本發(fā)明之另一態(tài)樣提供一種增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管，其包含一金屬氧化物通道層、一閘極介電層、一閘極電極、一源極電極、及一漏極電極。該閘極電極系藉由該閘極介電層而與該金屬氧化物信道層實(shí)體分離。該金屬氧化物通道層為非晶態(tài)或奈米結(jié)晶態(tài)且包含選自SnO₂、氧化銦錫(ITO)、ZnO、及In₂O₃的一材料。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該金屬氧化物通道層具有小于一閾值的一厚度，該金屬氧化物通道層之該厚度小于該閾值使得該增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管在轉(zhuǎn)移特性中表現(xiàn)出夾止行為，且使得該增強(qiáng)型N-型場(chǎng)效晶體管在正操作電壓下具有不飽和的電遷移率趨勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該金屬氧化物通道層包含SnO₂且具有小于10nm的該厚度。

根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，該金屬氧化物通道層包含SnO₂且在正閘極電壓下能達(dá)到147cm²/Vs的有效電遷移率。