[发明专利]薄膜晶体管结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体结构及其制作方法，且特别是有关于一种薄膜晶体管结构及其制作方法。

背景技术

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设于两者之间的液晶层所构成。在现有习知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。一般来说，薄膜晶体管至少具有栅极、源极、漏极以及通道层等构件，其中可通过控制栅极的电压来改变通道层的导电性，以使源极与漏极之间形成导通（开）或绝缘（关）的状态。此外，通常还会在通道层上形成一具有N型掺杂或P型掺杂的殴姆接触层，以减少通道层与源极、或通道层与漏极间的接触电阻。而在现有习知的薄膜晶体管中，所使用的通道层材质大多为非晶硅（amorphous silicon,a-Si）或多晶硅（poly-silicon,p-Si）。

然而，不论是以非晶硅或是以多晶硅作为通道层的材料，其制作的薄膜晶体管均需要较高的工艺温度，因此目前的低温多晶硅及非晶硅的工艺可能会破坏软性基板、粘着层等构件的特性，而导致上述构件劣化，进而影响显示器的元件特性。此外，由于非晶硅薄膜晶体管的载子迁移率（carrier mobility）较低且信赖性（reliability）不佳，因此非晶硅薄膜晶体管的应用范围仍受到诸多限制。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的薄膜晶体管存在的问题，而提供一种薄膜晶体管结构，其具有铟含量较高的结晶颗粒，可提升元件的载子移动率(carrier mobility)与稳定性。

本发明提供一种薄膜晶体管结构及其制作方法，用以制作上述薄膜晶体管结构。

本发明的一实施例提出一种薄膜晶体管结构，配置于基板上。薄膜电极晶体结构包括金属氧化物半导体层、栅极、源极与漏极、栅绝缘层以及保护层。金属氧化物半导体层具有结晶表面，其中结晶表面是由多个彼此不相连的结晶颗粒所组成，且结晶颗粒中的铟含量占金属氧化物半导体层中所有金属成分的50%以上。栅极配置于金属氧化物半导体层的一侧。源极与漏极配置于金属氧化物半导体层的另一侧上。栅绝缘层配置于栅极与金属氧化物半导体层之间。保护层配置于栅绝缘层上，其中金属氧化物半导体层的结晶表面直接接触栅绝缘层或保护层。

在本发明的一实施例中，上述的栅极配置于基板上，栅绝缘层覆盖栅极与部分基板。金属氧化物半导体层配置于栅绝缘层上。源极与漏极暴露出金属氧化物半导层的结晶表面。保护层覆盖源极、漏极、栅绝缘层以及结晶表面。

在本发明的一实施例中，上述的源极与漏极配置于基板上且暴露出基板的一部分。金属氧化物半导体层配置于源极与漏极上且覆盖基板的部分。栅绝缘层配置于金属氧化物半导体层上且覆盖金属氧化物半导体层、源极以及漏极。栅极配置于栅绝缘层上，而保护层覆盖栅极以及栅绝缘层。

在本发明的一实施例中，上述的金属氧化物半导体层的材质包括氧化铟镓锌（Indium-Gallium-Zinc Oxide,IGZO）。

在本发明的一实施例中，上述的栅绝缘层的材质与保护层的材质包括硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物。

在本发明的一实施例中，上述的每一结晶颗粒的粒径介于1纳米至100纳米之间。

本发明的一实施例还提出一种薄膜晶体管结构的制作方法，其包括以下步骤。形成栅极于基板上。形成栅绝缘层于基板上，其中栅绝缘层覆盖栅极与部分基板。形成金属氧化物半导体层于栅绝缘层上，其中金属氧化物半导体层暴露出部分栅绝缘层。形成源极与漏极于金属氧化物半导体层上，其中源极与漏极暴露出金属氧化物半导体层的一部分表面。形成保护层于源极与漏极上。保护层覆盖源极、漏极以及栅绝缘层，且保护层直接接触源极与栅极所暴露出的金属氧化物半导体层的部分表面，而形成结晶表面。结晶表面是由多个彼此不相连的结晶颗粒所组成，且结晶颗粒中的铟含量占金属氧化物半导体层中所有金属成分的50%以上。

在本发明的一实施例中，上述的金属氧化物半导体层的材质包括氧化铟镓锌（Indium-Gallium-Zinc Oxide,IGZO）。

在本发明的一实施例中，上述的栅绝缘层的材质与保护层的材质包括硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物。

在本发明的一实施例中，上述的每一结晶颗粒的粒径介于1纳米至100纳米之间。

在本发明的一实施例中，上述的形成保护层的工艺温度介于100℃至300℃。