[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

本发明为根据母案申请（申请号201110052370.6，申请日：2011年03月02日，发明名称：薄膜晶体管及其制造方法）所提出的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管及其制造方法，且尤其涉及一种具有氧化半导体通道层的薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

近来环保意识抬头，具有低消耗功率、空间利用效率佳、无辐射、高画质等优越特性的平面显示面板(flat display panels)已成为市场主流。常见的平面显示器包括液晶显示器(liquid crystal displays)、等离子显示器(plasma displays)、有机发光二极管显示器(organic light emitting diode displays)等。以目前最为普及的液晶显示器为例，其主要是由薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光基板以及夹于二者之间的液晶层所构成。在现有的薄膜晶体管阵列基板上，多采用非晶硅(a-Si)薄膜晶体管或低温多晶硅薄膜晶体管作为各个子像素的切换元件。近年来，有许多研究指出氧化物半导体(oxide semiconductor)薄膜晶体管相较于非晶硅薄膜晶体管，具有较高的载子移动率(mobility)，而氧化物半导体薄膜晶体管相较于低温多晶硅薄膜晶体管，则具有较佳的临界电压(Vth)均匀性。因此，氧化物半导体薄膜晶体管有潜力成为下一代平面显示器的关键元件。

在现有的氧化物半导体薄膜晶体管中，氧化物半导体通道层的临界电压(Vth)在受到紫外光照射或者在负偏压(negative bias stress)操作时会产生偏移，进而影响到氧化物半导体薄膜晶体管的电气特性与信赖性，因此，如何改善氧化物半导体薄膜晶体管的临界电压偏移，是制造者亟欲解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种薄膜晶体管及其制造方法，以改善氧化物半导体薄膜晶体管的临界电压偏移。

本发明提供一种薄膜晶体管，其包括一栅极、一栅绝缘层、一氧化物半导体通道层、一源极以及一漏极。栅绝缘层覆盖栅极，而氧化物半导体通道层配置于栅绝缘层上且位于栅极上方，其中氧化物半导体通道层包括一第一子层与一第二子层，第二子层位于第一子层上，且第一子层的氧含量低于第二子层的氧含量。此外，源极与漏极配置于第二子层的部分区域上。

本发明提供一种薄膜晶体管，其包括一栅极、一栅绝缘层、一氧化物半导体通道层、一源极以及一漏极。栅绝缘层覆盖栅极，而氧化物半导体通道层配置于栅绝缘层上且位于栅极上方，其中氧化物半导体通道层为单一膜层且具有一第一部与一第二部，第二部位于第一部上，且该第一部的结晶尺寸大于该第二部的结晶尺寸。此外，源极与漏极配置于氧化物半导体通道层上。

在本发明的一实施例中，前述的氧化物半导体通道层包括一非晶硅氧化物半导体通道层。举例而言，氧化物半导体通道层的材质例如为氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化锡(ZnO)、氧化镉·氧化锗(2CdO·GeO₂)或氧化镍钴(NiCo₂O₄)。

在本发明的一实施例中，前述的第二子层为一紫外线滤除层(UV shielding layer)。

在本发明的一实施例中，前述的薄膜晶体管可进一步包括一第三子层，此第三子层配置于第一子层与第二子层之间，且第三子层的氧含量介于第一子层的氧含量与第二子层的氧含量之间。

在本发明的一实施例中，前述的薄膜晶体管可进一步包括多个第三子层，这些第三子层配置于第一子层与第二子层之间，其中越靠近第一子层的第三子层的氧含量越低，而越靠近第二子层的第三子层的氧含量越高。

在本发明的一实施例中，前述的第一子层的溅镀反应沉积氧/氩比例介于0至10之间，而第二子层的溅镀反应沉积氧/氩比例介于5至80之间。

在本发明的一实施例中，前述的第一子层具有一第一倾斜侧壁，第二子层具有一第二倾斜侧壁，第一倾斜侧壁较缓，而第二倾斜侧壁较陡。

本发明提供一种薄膜晶体管的制造方法，首先，于基板上形成栅极，接着，于基板上形成一栅绝缘层以覆盖栅极。之后，于栅极上方的栅绝缘层上依序形成一第一子层与一第二子层，其中第一子层的氧含量低于第二子层的氧含量。接着，于第二子层的部分区域上形成一源极与一漏极。