[发明专利]薄膜晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体元件及其制作方法，且特别是关于一种薄膜晶体管及其制作方法。

背景技术

近年来，随着电子技术的日新月异，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT LCD)已逐渐成为市场的主流。

随着薄膜晶体管液晶显示器大面积化和高解析度的需求，薄膜晶体管须具备高载流子迁移率，来缩短其充放电时间。近年来，考虑到载流子迁移率、可挠性以及均匀性的问题，薄膜晶体管的通道层可选用通过氧化物半导体层来制作的氧化物通道层。

在制作薄膜晶体管的过程中，需要通过照射紫外光(Ultraviolet light，UV)以及蚀刻等步骤来图案化各膜层。然而，由于氧化物通道层对水、氧、酸性蚀刻剂等非常敏感，任何环境的影响或是工艺的异常都可能造成元件的电性与均匀性异常。此外，氧化物通道层在紫外光的照射下会产生光电流(photo current)，造成薄膜晶体管的寿命(lifetime)以及光电特性的劣化。因此，如何改善氧化物通道层的稳定性并减少其因外在环境或工艺异常所造成的影响，实为当前研发人员急需解决的议题之一。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管及其制作方法，其具有良好的光电特性及稳定性。

本发明提供一种薄膜晶体管，其包括一栅极、一氧化物通道层、一栅绝缘层、一源极、一漏极以及一介电层。栅极配置在一基板上。配置在基板上的氧化物通道层，与栅极彼此上下堆叠，其中氧化物通道层的材质包括一金属元素，且金属元素的含量沿氧化物通道层的厚度方向呈现梯度分布。栅绝缘层配置在栅极与该通道层之间。源极与漏极彼此平行配置，且连接于氧化物通道层。介电层覆盖源极及漏极远离基板的一侧。

本发明提供一种薄膜晶体管的制作方法，其包括以下步骤：在一基板上形成一栅极；在基板上形成至少一第一氧化物半导体层以及至少一第二氧化物半导体层，其中各该第一氧化物半导体层以及各该第二氧化物半导体层交替排列，以构成一氧化物通道层，氧化物通道层配置在基板上，且栅极与氧化物通道层彼此上下堆叠，其中氧化物通道层的材质包括一金属元素，且金属元素的含量沿氧化物通道层的厚度方向呈现梯度分布；在栅极与氧化物通道层之间形成一栅绝缘层；形成一源极以及一漏极，其中源极与漏极彼此平行配置，且连接于氧化物通道层；形成一介电层以覆盖源极及漏极远离基板的一侧。

在本发明的一实施例中，前述的氧化物通道层具有一第一区域以及一第二区域，第一区域的金属元素的含量大于第二区域的金属元素的含量且第一区域与第二区域沿厚度方向排列，其中第一区域相对于第二区域更邻近于栅极，且金属元素的含量由第一区域至第二区域逐渐减少。

在本发明的一实施例中，前述的氧化物通道层具有一第一区域以及一第二区域，第一区域的金属元素的含量大于第二区域的金属元素的含量且第一区域与第二区域沿厚度方向排列，其中第一区域相对于第二区域更邻近于源极以及漏极，且金属元素的含量由第一区域至第二区域逐渐减少。

在本发明的一实施例中，前述的栅极位于氧化物通道层与基板之间。

在本发明的一实施例中，前述的薄膜晶体管，还包括一蚀刻阻挡层位于氧化物通道层接触在源极及漏极的一侧。

在本发明的一实施例中，前述的源极及漏极位于氧化物通道层与栅极之间。

在本发明的一实施例中，前述的氧化物通道层位于基板与栅极之间，且薄膜晶体管更包括一绝缘层位于栅极远离栅绝缘层的一侧，且绝缘层具有一第一贯孔以及一第二贯孔，其中第一贯孔以及第二贯孔分别贯穿绝缘层以及栅绝缘层，并暴露出部分氧化物通道层，且源极以及漏极分别通过第一贯孔以及第二贯孔连接氧化物通道层。

在本发明的一实施例中，前述的金属元素包括铟、锌、镉或锡。

在本发明的一实施例中，前述的形成第一氧化物半导体层的方法包括进行一低温成膜工艺，其中低温成膜工艺的温度范围为摄氏20度至150度。

在本发明的一实施例中，前述的薄膜晶体管的制作方法，其中在第一氧化物半导体层中金属元素为一第一含量而在第二氧化物半导体层中金属元素为一第二含量，且第一含量不同于第二含量。

在本发明的一实施例中，前述的薄膜晶体管的制作方法，还包括进行一热退火工艺，使金属元素由第一氧化物半导体层扩散到第二氧化物半导体层，而呈现渐变的梯度分布，以构成氧化物通道层。