專利名稱：晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
氧化物晶體管元件具有優(yōu)異的元件特性、極佳的均勻性以及適用于大面積且低溫工藝的特性，使得各個廠商紛紛投入該領(lǐng)域的研發(fā)，然而氧化物晶體管雖然具有優(yōu)異的元件特性，但因?yàn)椴牧舷到y(tǒng)的關(guān)系，容易受到外界環(huán)境以及工藝所影響，一般常見的在于反交疊型(Inverted stagger)結(jié)構(gòu)或是共平面(coplanar)型結(jié)構(gòu)的氧化物晶體管元件的源極與漏極在制作時，因電極蝕刻時同時對于溝道也會造成傷害，使得元件穩(wěn)定性不佳。一般常見的解決方法是在源極與漏極的導(dǎo)電層沉積之前，在有源層的表面上先覆蓋一層溝道保護(hù)層(channel protection layer)，如美國專利第6653159號，以保護(hù)有源層，避免其遭受蝕刻的破壞。另一種方法，則是在源極與漏極蝕刻之后透過弱酸將有源層表面受損的區(qū)域移除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種晶體管，包括柵極、有源層堆疊結(jié)構(gòu)、介電層以及源極與漏極。柵極位于介電層的上述第一表面上。有源層堆疊結(jié)構(gòu)包括第一有源層與第二有源層，位于介電層的第二表面上。源極與漏極位于介電層的第二表面上，且分別位于有源層堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)，并分別延伸至有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第一有源層與第二有源層之間。本發(fā)明再提出一種晶體管的制造方法，包括于基板上形成柵極，接著，在柵極與基板上形成介電層。于介電層上形成有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第一有源層。于第一有源層與介電層上形成源極與漏極，分別覆蓋上述第一有源層兩側(cè)，其中在源極與漏極之間具有間隙，露出第一有源層。于間隙中以及部分上述源極與上述漏極上形成有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第二有源層。本發(fā)明又提出一種晶體管的制造方法，包括于基板上形成有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第一有源層，在第一有源層與基板上形成源極與漏極分別覆蓋第一有源層兩側(cè)，其中源極與漏極之間具有間隙，暴露出第一有源層。于間隙以及部分源極與漏極上形成有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第二有源層。于源極、漏極、第二有源層與基板上形成介電層。于介電層上形成柵極。為讓本發(fā)明的上述特征能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。


圖IA至IE是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種具有反交疊型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器的制造方法流程剖面示意圖。圖2A至2C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種反交疊型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。
圖3A至3C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的另一種反交疊型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。圖4A至4C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種共平面結(jié)構(gòu)型的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。圖5A至5C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的另一種共平面結(jié)構(gòu)型的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。
圖6A至6C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的另一種共平面結(jié)構(gòu)型的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。圖7是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例1、比較例1、2、3的半導(dǎo)體氧化物晶體管在較大的飽和電流 Id以及電壓Vg (Id = 80 μ A ;Vg = 20V)下進(jìn)行測試的電性表現(xiàn)。圖8是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例1與比較例1的半導(dǎo)體氧化物晶體管在一般條件(Id = 6 μ A ； Vg = 10V)下進(jìn)行測試的電性表現(xiàn)。圖9是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例1的半導(dǎo)體氧化物晶體管在施加應(yīng)力(stress)前后的電性表現(xiàn)。圖10為圖IA至IC的反交疊型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程圖。圖11為圖4A至4C的反交疊型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程圖。附圖標(biāo)記說明10:基板20 柵極30:介電層30a、30b、62c 表面40 源極50 漏極60 有源層堆疊結(jié)構(gòu)62,64 有源層62a、62b 部分62d 側(cè)壁66、68:間隙64a,64b 延伸部70 溝道80 保護(hù)層88、90 表面處理92 接觸窗IOOa IOOf 半導(dǎo)體氧化物晶體管IO2:接觸窗開口104、110:電極層106 絕緣層108 有機(jī)發(fā)光層120 170、220 270 步驟具體實(shí)施方式
圖IA至IE是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種具有反交疊型(InvertedStagger) 結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(ActiveMatrix Organic Light Emitting Diode,AM0LED)顯示器的制造方法流程剖面示意圖。圖10為圖IA至IC的反交疊型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程圖。請參照圖IA與圖10，進(jìn)行步驟120，在基板10上形成柵極20。接著，進(jìn)行步驟 130，在柵極20與基板10上形成介電層30，再進(jìn)行步驟140，在介電層30上形成第一有源層62。其后，進(jìn)行步驟150，在第一有源層62上形成源極40以及漏極50。源極40以及漏極50彼此分隔且具有間隙66。需說明的是，源極40以及漏極50可互換。在一情況下，標(biāo)記40所表示的構(gòu)件作為源極；標(biāo)記50所表示的構(gòu)件作為漏極；而在另一情況下，標(biāo)記40所表示的構(gòu)件作為漏極；標(biāo)記50所表示的構(gòu)件作為源極。之后，進(jìn)行步驟155，選擇性進(jìn)行表面處理工藝88，以使第一有源層62的組成配比更穩(wěn)定。表面處理工藝88例如是等離子體工藝。等離子體工藝包括氫等離子體工藝、含氫離子等離子體工藝或含氧離子的等離子體工藝。其后，請參照圖IB與圖10，進(jìn)行步驟160，在基板10上形成第二有源層64。第二有源層64覆蓋源極40以及漏極50并且填入于間隙66之中，與第一有源層62的上表面 62c電性連接。第一有源層62與第二有源層64構(gòu)成有源層堆疊結(jié)構(gòu)60，第二有源層64中填入于間隙66之中的部分為第二有源層64的延伸部64a，其位于源極40以及漏極50之間，作為晶體管的溝道70。之后，請參照圖1C，進(jìn)行步驟170，在基板10上形成保護(hù)層80，以覆蓋基板10上的介電層30、源極40、漏極50以及有源層堆疊結(jié)構(gòu)60，完成半導(dǎo)體氧化物晶體管IOOaUOOb 的制作。上述方法所形成的半導(dǎo)體氧化物晶體管100a、IOOb的柵極20位于介電層30的第一表面30a上，有源層堆疊結(jié)構(gòu)60則位于介電層30的第二表面30b上。有源層堆疊結(jié)構(gòu) 60包括第一有源層62與第二有源層64。第二有源層64包括延伸部64a，其與第一有源層 62的上表面62c接觸。源極40以及漏極50在有源層堆疊結(jié)構(gòu)60周圍并且延伸到有源層堆疊結(jié)構(gòu)60的第一有源層62與第二有源層64之間，而且源極40以及漏極50之間的有源層堆疊結(jié)構(gòu)60作為溝道70?；?0相對于介電層的第一表面30a而覆蓋柵極20與介電層30。保護(hù)層80相對于介電層30的第二表面30b而覆蓋有源層堆疊結(jié)構(gòu)60、源極40、漏極50與介電層30。請參照圖1D，上述的晶體管IOOa的漏極50可以透過接觸窗92來與相鄰的晶體管 IOOb的柵極20電性連接。上述方法所形成晶體管可以依據(jù)實(shí)際的需要來加以應(yīng)用。例如可以應(yīng)用于有機(jī)發(fā)
光二極管等。請參照圖1D，在形成保護(hù)層80之后，在保護(hù)層80中形成接觸窗開口 102，接著，在保護(hù)層80上形成電極層104，電極層104還填入于接觸窗開口 102與晶體管IOOb的漏極 50電性連接。電極層104作為像素電極(pixelelectrode)。之后，在電極層104周圍形成絕緣層106。然后，請參照圖1E，在電極層104上形成有機(jī)發(fā)光層108以及電極層110。圖案化電極層104與電極層110的方法例如是光刻蝕刻。 圖2A至2C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種反交疊型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。請參照圖2A，依照上述的方法形成柵極20、介電層30、第一有源層62以及源極40 以及以間隙66相隔開的漏極50。同樣地，可以選擇性進(jìn)行上述的表面處理工藝88，以使第一有源層62的組成配比更穩(wěn)定。接著，請參照圖2B，將間隙66所裸露的第一有源層62移除，形成更深的間隙68。 移除的方法例如是以源極40以及漏極50作為蝕刻掩模，透過干式蝕刻法或濕式蝕刻法來蝕刻移除。蝕刻之后，間隙68將第一有源層62分成兩部分62a、62b且暴露出介電層30。 被留下來的第一有源層62與源極40以及與漏極50重疊，其可以作為濃摻雜層，例如是η+ 層或P+層，以作為歐姆接觸層，降低接觸阻值，提升元件的特性。之后，請參照圖2C，在基板10上形成第二有源層64。第二有源層64覆蓋源極40 以及漏極50并且填入于間隙68之中，與第一有源層62電性連接。第一有源層62與第二有源層64同樣構(gòu)成有源層堆疊結(jié)構(gòu)60。第二有源層64中填入于間隙68之中的部分為第二有源層64的延伸部64b，其位于源極40以及漏極50之間，作為晶體管的溝道70。之后，在基板10上形成保護(hù)層80，以覆蓋基板10上的介電層30、源極40以及漏極50以及有源層堆疊結(jié)構(gòu)60。上述方法所形成的半導(dǎo)體氧化物晶體管IOOc與上述半導(dǎo)體氧化物晶體管IOOa或 IOOb相似，其柵極20位于介電層30的第一表面30a上，有源層堆疊結(jié)構(gòu)60位于介電層30 的第二表面30b上?；?0相對于介電層的第一表面30a而覆蓋柵極20與介電層30。保護(hù)層80相對于介電層30的第二表面30b而覆蓋有源層堆疊結(jié)構(gòu)60、源極40、漏極50與介電層30。有源層堆疊結(jié)構(gòu)60包括第一有源層62與第二有源層64。惟，第一有源層62分成兩部分62a、62b，且第二有源層64的延伸部64b還向下延伸而與第一有源層62的側(cè)壁 62d接觸。圖3A至3C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種反交疊型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。請參照圖3A，依照上述的方法形成柵極20、介電層30、第一有源層62以及源極40 以及漏極50。源極40與漏極50之間以間隙66相隔開。同樣地，可以選擇性進(jìn)行上述的表面處理工藝88，以使第一有源層62的組成配比更穩(wěn)定。接著，請參照圖3B，依照上述的方法將間隙66所裸露的第一有源層62移除，形成更深的間隙68。之后，進(jìn)行另一表面處理工藝90。表面處理工藝90例如是等離子體工藝。 等離子體工藝包括氫等離子體工藝、含氫離子等離子體工藝或含氧離子的等離子體工藝。 在實(shí)施例中，第二有源層64的材料為氧化鋅，以氫等離子體工藝或是含氫離子等離子體工藝處理之后，可以提升氧化鋅的導(dǎo)電性。之后，請參照圖3C，依照上述的方法于基板10上形成第二有源層64。第二有源層 64覆蓋源極40以及漏極50并且填入于間隙68之中，與第一有源層62電性連接。第一有源層62與第二有源層64構(gòu)成有源層堆疊結(jié)構(gòu)60。源極40以及漏極50之間的有源層堆疊結(jié)構(gòu)60為晶體管的溝道70。之后，在基板10上形成保護(hù)層80，以覆蓋基板10上的頂層。在此例中，所述的頂層包括介電層30、源極40以及漏極50以及有源層堆疊結(jié)構(gòu)60。上述方法所形成的半導(dǎo)體氧化物晶體管IOOd的結(jié)構(gòu)與上述半導(dǎo)體氧化物晶體管 IOOc的結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述。圖4A至4C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的一種共平面結(jié)構(gòu)型的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。圖11為圖4A至4C的共平面型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程圖。 請參照圖4A與圖11，進(jìn)行步驟220，在基板10上形成第一有源層62。其后，進(jìn)行步驟230，在第一有源層62上形成源極40以及漏極50。源極40以及漏極50彼此分隔且具有間隙66。之后，進(jìn)行步驟235，選擇性進(jìn)行表面處理工藝88，以使第一有源層62的組成配比更穩(wěn)定。表面處理工藝88例如是等離子體工藝。等離子體工藝包括氫等離子體工藝、 含氫離子等離子體工藝或含氧離子的等離子體工藝。其后，請參照圖4B與圖11，進(jìn)行步驟240，在基板10上形成第二有源層64。第二有源層64覆蓋源極40以及漏極50，并且填入于間隙66之中，與第一有源層62電性連接。 在此將第一有源層62中填入于間隙66之中的部分稱為延伸部64a，其位于源極40以及漏極50之間，作為晶體管的溝道70。換言之，第一有源層62與第二有源層64構(gòu)成有源層堆疊結(jié)構(gòu)60。源極40以及漏極50在有源層堆疊結(jié)構(gòu)60周圍并且延伸到有源層堆疊結(jié)構(gòu)60 之中，源極40以及漏極50之間的有源層堆疊結(jié)構(gòu)60為晶體管的溝道70。之后，請參照圖4C與圖11，進(jìn)行步驟250，在源極40、漏極50、第一有源層62以及基板10上形成介電層30。接著，進(jìn)行步驟260，在介電層30上形成柵極20。其后，進(jìn)行步驟270，在基板10上形成保護(hù)層80，以覆蓋基板10上的介電層30以及柵極20。上述方法所形成的半導(dǎo)體氧化物晶體管IOOe的柵極20位于介電層30的第二表面30b上，有源層堆疊結(jié)構(gòu)60位于介電層30的第一表面30a上。有源層堆疊結(jié)構(gòu)60包括第一有源層62與第二有源層64。第二有源層64包括延伸部64a，其與第一有源層62的上表面62c接觸。源極40以及漏極50在有源層堆疊結(jié)構(gòu)60周圍并且延伸到有源層堆疊結(jié)構(gòu)60的第一有源層62與第二有源層64之間，而且源極40以及漏極50之間的有源層堆疊結(jié)構(gòu)60為溝道70。基板10相對于介電層的第一表面30a而覆蓋有源層堆疊結(jié)構(gòu)60、源極 40、漏極50與介電層30。保護(hù)層80相對于介電層30的第二表面30b而覆蓋柵極20與介電層30。圖5A至5C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的另一種共平面結(jié)構(gòu)型的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。請參照圖5A，依照上述方法于基板10上形成第一有源層62以及源極40以及彼此分隔且具有間隙66的漏極50。同樣地，其后，可以選擇性進(jìn)行表面處理工藝88，以使第一有源層62的組成配比更穩(wěn)定。接著，請參照圖5B，將間隙66所裸露的第一有源層62移除，形成更深的間隙68。 間隙68將第一有源層62分成兩部分62a、62b且暴露出介電層30。移除的方法可以采用上述的方法，在此不再贅述。之后，請參照圖5C，在基板10上形成第二有源層64。第二有源層64覆蓋源極40 以及漏極50并且填入于間隙68之中，與第一有源層62電性連接。第一有源層62與第二有源層64構(gòu)成有源層堆疊結(jié)構(gòu)60。第二有源層64中填入于間隙68之中的部分為第二有源層64的延伸部64b，其位于源極40以及漏極50之間，作為晶體管的溝道70。之后，在基板10上形成介電層30，接著于介電層30上形成柵極20。其后，在基板 10上形成保護(hù)層80，以覆蓋基板10上的介電層30以及柵極20。上述方法所形成的半導(dǎo)體氧化物晶體管IOOf與半導(dǎo)體氧化物晶體管IOOe相似， 其柵極20位于介電層30的第二表面30b上，有源層堆疊結(jié)構(gòu)60位于介電層30的第一表面30a上?；?0相對于介電層的第一表面30a而覆蓋有源層堆疊結(jié)構(gòu)60、源極40、漏極 50與介電層30。保護(hù)層80相對于介電層30的第二表面30b而覆蓋柵極20與介電層30。 有源層堆疊結(jié)構(gòu)60包括第一有源層62與第二有源層64。惟，第一有源層62分成兩部分 62a、62b，且第二有源層64的延伸部64b更向下延伸而與第一有源層62的側(cè)壁62d接觸。圖6A至6C是依照本發(fā)明實(shí)施例所繪示的另一種共平面結(jié)構(gòu)型的半導(dǎo)體氧化物晶體管的制造方法流程剖面示意圖。請參照圖6A，依照上述方法于基板10上形成第一有源層62以及源極40以及漏極50。源極40以及漏極50彼此分隔且具有間隙66。同樣地，其后，可以選擇性進(jìn)行表面處理工藝88，以使第一有源層62的組成配比更穩(wěn)定。接著，請參照圖6B，將間隙66所裸露的第一有源層62移除，形成更深的間隙68。 之后，進(jìn)行表面處理工藝90。表面處理工藝如上所述，在此不再贅述。之后，請參照圖6C，在基板10上形成第二有源層64。第二有源層64覆蓋源極40 以及漏極50并且填入于間隙68之中，與第一有源層62電性連接。第一有源層62與第二有源層64構(gòu)成有源層堆疊結(jié)構(gòu)60，第二有源層64中填入于間隙68之中的部分為延伸部 64b，其位于源極40以及漏極50之間，作為晶體管的溝道70。之后，在基板10上形成介電層30，接著于介電層30上形成柵極20。其后，在基板 10上形成保護(hù)層80，以覆蓋基板10上的介電層30以及柵極20。上述方法所形成的半導(dǎo)體氧化物晶體管IOOg的結(jié)構(gòu)與上述半導(dǎo)體氧化物晶體管 IOOf的結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述。上述基板10例如是硬式基板或是軟式基板。玻璃基板、硅晶片基板、金屬基板。 軟性基板的材料例如是塑膠基板或金屬箔(Metal Foil)。塑膠基板的材料例如是聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate, PET)、聚二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚酉旨(polyester,PES)、聚甲基丙j；希酸甲酉旨(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)或聚酰亞胺(polyimide，PI)。 柵極20的材料例如是Au、Ag、Cu、Ni、Cr、Ti、Al、Pt、Pd金屬或其合金，或是前述材料所形成的堆疊結(jié)構(gòu)例如是鈦/鋁/鈦所組成的堆疊結(jié)構(gòu)或是鉬/鋁所組成的堆疊結(jié)構(gòu)。柵極20的形成方法例如是以物理氣相沉積(Physical vapor exposition，PVD)、化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor exposition，CVD)、溶液態(tài)工藝沉積(Solution-processed deposition)、電鍍沉禾只(Electroplating deposition)或無電鍍沉禾只(Electroless plating d印osition)，或其他類似的方法所形成的未圖案化的薄膜，再經(jīng)由圖案化工藝?yán)缡枪饪膛c蝕刻工藝形成。柵極20的形成方法也可以例如以噴墨印刷沉積方式，在低溫下直接形成已圖案化的薄膜。上述介電層30可以是單層或是多層結(jié)構(gòu)。介電層30可為無機(jī)材料、有機(jī)材料或是無機(jī)材料與有機(jī)材料的混合材料(hybrid)。無機(jī)材料例如是氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅。有機(jī)材料例如聚乙烯吡咯烷酮(PolyVinylprrolidone，PVP)、聚亞酰胺(PI)、聚乙烯酚 (Polyvinyl phenol)、聚苯乙烯(PS)、壓克力或環(huán)氧樹脂。介電層30的形成方法可以采用化學(xué)氣相沉積法、旋鍍或是涂布等方法。上述源極40以及漏極50的形成方法例如是先形成一層導(dǎo)電材料層，然后，再將其圖案化。導(dǎo)電材料層的材料例如是金屬或是透明導(dǎo)電氧化物。金屬例如是金、銀、鋁、銅、 鉻、鎳、鈦、鉬、鈀或前述材料的合金，或是前述材料所形成的堆疊結(jié)構(gòu)例如是鈦/鋁/鈦所組成的堆疊結(jié)構(gòu)或是鉬/鋁所組成的堆疊結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電材料層的形成方法包括進(jìn)行物理氣相沉積工藝，物理氣相沉積工藝?yán)缡菫R鍍工藝或是蒸鍍工藝。導(dǎo)電材料層的厚度例如是 100-300nm。圖案化的方法例如是光刻與蝕刻法。在另一實(shí)施例中，源極與漏極的形成方法也可以直接形成圖案化的導(dǎo)電層，例如是以噴墨工藝來施行。第一有源層62的材料與第 二有源層64的材料可以是氧化物半導(dǎo)體。此處所述的氧化物半導(dǎo)體層只是一個通稱，其電阻率可以在10_2至IO18Q-Cm之間，也就是，可以是絕緣體、半導(dǎo)體或是導(dǎo)體，并不以半導(dǎo)體為限。氧化物半導(dǎo)體層的組成由二元或二元以上的過渡金屬與氧，例如是二元到五元的過渡金屬與氧所構(gòu)成。氧化物半導(dǎo)體層的材料例如是 IZO (In-Zn-O)、GZO (Ga-Zn-O)、ZnO、GaO、IGZO (In-Ga-Zn-O)或 ATZO (Al-Sn-Zn-O)等材料。 第一有源層62與第二有源層64的氧化物半導(dǎo)體層的組成可以相同或是相異。在一實(shí)施例中，第一有源層62的氧化物半導(dǎo)體層與第二有源層64的氧化物半導(dǎo)體層的組成相同且組份比相同。在另一實(shí)施例中，第一有源層62的氧化物半導(dǎo)體層與第二有源層64的氧化物半導(dǎo)體層的組成相同但組份比不同，例如是第一有源層62與第二有源層64同樣是由IGZO 所構(gòu)成，但是第一有源層62的組份比為In Ga Zn 0 = 1 1 1 4，第二有源層 64的組份比為In Ga Zn 0 = 2 1 1 7。形成組成相同但組份比不同氧化物半導(dǎo)體層的方法可以通過沉積工藝條件的調(diào)變，例如是含氧量來達(dá)成。第一有源層62與第二有源層64的形成方法例如是可以采用物理氣相沉積法(PVD)，如濺鍍法、蒸鍍法或離子束鍍膜法或是化學(xué)氣相沉積法(CVD)。第一有源層62與第二有源層64的厚度可以依照實(shí)際的需要而定，可以相同或相異。保護(hù)層80可以避免元件暴露于大氣之中遭受水氣、氧氣的侵襲或在后續(xù)的過程中遭受蝕刻的破壞。保護(hù)層80的材料可以是單層或是多層結(jié)構(gòu)。保護(hù)層80可為無機(jī)材料、有機(jī)材料或是無機(jī)材料與有機(jī)材料的混合材料(hybrid)。無機(jī)材料例如是氧化硅、氮化硅或是氮氧化硅。有機(jī)材料例如聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylprrolidone，PVP)、聚亞酰胺 (PI)、聚乙烯酚(Polyvinylphenol)、聚苯乙烯(PS)、壓克力或環(huán)氧樹脂。保護(hù)層80的形成方法可以采用化學(xué)氣相沉積法、旋鍍或是涂布等方法。電極層104與電極層110例如是透明導(dǎo)電氧化物薄膜、透明金屬薄膜或是透明納米碳管(CNT)。透明導(dǎo)電氧化物例如是銦錫氧化物(Indium TinOxide, IT0)、銦鋅氧化物 (Indium Zinc Oxide, IZ0)、摻鋁氧化鋅(Aluminumdoped zinc oxide, ΑΖ0)或是其他透明導(dǎo)電材料。透明金屬薄膜例如是金、銀、鋁、銅、鉻、鎳、鈦、鉬、鈀或前述材料的合金等。電極層104與電極層110的形成方法包括濺鍍工藝或旋鍍工藝(spin-coating)。電極層104與電極層110的厚度例如是約為100至500納米(nm)。有機(jī)發(fā)光層108的材料例如適于發(fā)出紅、藍(lán)、綠或其他單色光的有機(jī)材料。在以上的實(shí)施中僅以圖1D-1E來說明晶體管應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，然上述方法所形成晶體管均可以應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光二極管等。實(shí)驗(yàn)例1制作圖IB的半導(dǎo)體氧化物晶體管。其中柵極以及源極與漏極均是以濺鍍方法形成的IOOnm的MoW。介電層是以化學(xué)氣相沉積方法形成的150nm的氮化硅。源極與漏極下方的有源層是以濺鍍方法形成的50nm的IGZ0(In Ga Zn 0 = 1 1 1 4)。源極與漏極上方的有源層是以濺鍍方法形成的IOOnm的IGZ0(In Ga Zn 0 = 2 1 1 7)。之后，在不同的條件下進(jìn)行電性測試。在較大的飽和電流Id以及電壓Vg(Id = 80 μ A ；Vg = 20V)下進(jìn)行測試的結(jié)果如圖7所示。在一般條件下(Id = 6μ A5Vg= 10V) 進(jìn)行測試的結(jié)果則如圖8所示。圖9則是實(shí)驗(yàn)例1所形成的半導(dǎo)體氧化物晶體管在施加應(yīng)力(stress)前后電性的測試結(jié)果。比較例1以相同實(shí)驗(yàn)例1的方法制造半導(dǎo)體氧化物晶體管，但，源極與漏極上方不形成有源層。比較例2以相同實(shí)驗(yàn)例1的方法制造半導(dǎo)體氧化物晶體管，但，源極與漏極下方的有源層改變?yōu)镮OOnm的IGZ0(In Ga Zn 0 = 1 1 1 4)，且源極與漏極上方不形成有源層。比較例3以相同實(shí)驗(yàn)例1的方法制造半導(dǎo)體氧化物晶體管，但，源極與漏極下方的有源層改變?yōu)?00nm的IGZ0(In Ga Zn 0 = 1 1 1 4)，且源極與漏極上方不形成有源層。由圖7、8的結(jié)果顯示半導(dǎo)體氧化物晶體管應(yīng)用于OLED時，元件的壽命大于3年。 而由圖9的結(jié)果顯示時間經(jīng)過2 X IO5秒之后，起始電壓僅飄移0. 005V,表示元件具有良好的穩(wěn)定性。由實(shí)驗(yàn)例1與比較例1-3的結(jié)果顯示采用兩層有源層的半導(dǎo)體氧化物晶體管比采用單層有源層的半導(dǎo)體氧化物晶體管具有優(yōu)選的電性。再者，實(shí)驗(yàn)例1與比較例3的結(jié)果顯示雖然實(shí)驗(yàn)例1的兩層有源層的總厚度小于比較例3單層的有源晶體管厚度，但是， 實(shí)驗(yàn)1的半導(dǎo)體氧化物晶體管的電性仍優(yōu)于比較例3，此結(jié)果表示電性的提升并非單純因?yàn)楹穸仍黾铀斐?，本發(fā)明采有源層堆疊對元件的電性有正面提升的作用。綜合以上所述，本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體氧化物晶體管，采用有源層堆疊結(jié)構(gòu)，不需使用溝道保護(hù)層或酸液處理，即可提高元件的穩(wěn)定性。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種晶體管，包括介電層，包含第一表面及第二表面；柵極，位于上述介電層的上述第一表面上；有源層堆疊結(jié)構(gòu)，位于上述介電層的上述第二表面上，上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)包括第一有源層與第二有源層；以及源極與漏極，位于上述介電層的上述第二表面上，且分別位于上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)，并分別延伸至上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)的上述第一有源層與上述第二有源層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)的上述第二有源層還包括延伸部，分隔上述源極與上述漏極，且與上述第一有源層接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的晶體管，還包括基板，相對于上述介電層的上述第一表面而覆蓋上述柵極與上述介電層。
4.如權(quán)利要求1所述的晶體管，還包括基板，相對于上述介電層的上述第二表面而覆蓋上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)、上述源極、上述漏極與上述介電層。
5.如權(quán)利要求3項(xiàng)中所述的晶體管，還包括保護(hù)層，相對于上述介電層的上述第二表面而覆蓋上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)、上述源極、上述漏極與上述介電層。
6.如權(quán)利要求4項(xiàng)中所述的晶體管，還包括保護(hù)層，相對于上述介電層的上述第一表面而覆蓋上述柵極與上述介電層。
7.如權(quán)利要求5或6所述的晶體管，其中上述保護(hù)層為單層。
8.如權(quán)利要求5或6所述的晶體管，其中上述保護(hù)層為堆疊層。
9.如權(quán)利要求5或6所述的晶體管，其中上述保護(hù)層的材料包括有機(jī)材料、無機(jī)材料或是有機(jī)材料與無機(jī)材料的混合材料。
10.如權(quán)利要求2所述的晶體管，其中上述第二有源層的上述延伸部還向下延伸，將上述第一有源層分隔成兩部分。
11.如權(quán)利要求1項(xiàng)中所述的晶體管，其中上述第一有源層的材料包括氧化物半導(dǎo)體。
12.如權(quán)利要求1項(xiàng)中所述的晶體管，其中上述第二有源層的材料包括氧化物半導(dǎo)體。
13.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中上述第一有源層的組成與上述第二有源層的組成相同。
14.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中上述第一有源層的組成的組份比與上述第二有源層的各上述氧化物半導(dǎo)體的組成的組份比相同。
15.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中上述第一有源層的組成的組份比與上述第二有源層的各上述氧化物半導(dǎo)體的組成的組份比相異。
16.如權(quán)利要求11或12所述的晶體管，其中各上述氧化物半導(dǎo)體層的組成由二元或二元以上的組份所構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中上述源極與上述漏極其中之一與另一晶體管的柵極電性連接。
18.一種晶體管的制造方法，包括于基板上形成柵極；于上述柵極與上述基板上形成介電層；于上述介電層上形成有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第一有源層；于上述第一有源層與上述介電層上形成源極與漏極分別覆蓋上述第一有源層兩側(cè)，在上述源極與上述漏極之間具有間隙，上述間隙暴露出上述第一有源層；以及形成上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第二有源層于上述間隙并覆蓋部分上述源極與上述漏極。
19.如權(quán)利要求18所述的晶體管的制造方法，還包括形成保護(hù)層，上述保護(hù)層覆蓋上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)、上述源極、上述漏極與上述介電層。
20.一種晶體管的制造方法，包括于基板上形成有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第一有源層；于上述第一有源層與上述基板上形成源極與漏極分別覆蓋上述第一有源層兩側(cè)，上述源極與上述漏極之間具有間隙，上述間隙暴露出上述第一有源層；形成上述有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第二有源層于上述間隙并覆蓋部分上述源極與上述漏極；于上述源極、上述漏極、上述第二有源層與上述基板上形成介電層；以及于上述介電層上形成柵極。
21.如權(quán)利要求20所述的晶體管的制造方法，還包括形成保護(hù)層，上述保護(hù)層覆蓋上述柵極與上述介電層。
22.如權(quán)利要求18或20所述的晶體管的制造方法，還包括在形成上述源極與上述漏極后，移除上述間隙所裸露的上述第一有源層，使上述第一有源層分為兩部分。
23.如權(quán)利要求22所述的晶體管的制造方法，還包括在移除上述間隙所裸露的上述第一有源層之后，進(jìn)行表面處理工藝。
24.如權(quán)利要求23所述的晶體管的制造方法，其中上述表面處理工藝包括等離子體工藝。
25.如權(quán)利要求24所述的晶體管的制造方法，其中上述等離子體工藝包括氫等離子體工藝、含氫離子等離子體工藝或含氧離子的等離子體工藝。
26.如權(quán)利要求18或20所述的晶體管的制造方法，還包括對上述間隙暴露出的上述第一有源層進(jìn)行表面處理工藝。
27.如權(quán)利要求26所述的晶體管的制造方法，其中上述表面處理工藝包括等離子體工藝。
28.如權(quán)利要求27所述的晶體管的制造方法，其中上述等離子體工藝包括氫等離子體工藝、含氫離子等離子體工藝或含氧離子的等離子體工藝。
全文摘要
一種晶體管及其制造方法。上述晶體管包括柵極、有源層堆疊結(jié)構(gòu)、介電層、源極以及漏極。柵極位于介電層的第一表面上。有源層堆疊結(jié)構(gòu)包括第一有源層與第二有源層位于介電層的第二表面上。源極與漏極位于介電層的第二表面上，且分別位于有源層堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)，并分別延伸至有源層堆疊結(jié)構(gòu)的第一有源層與第二有源層之間。
文檔編號H01L29/06GK102290440SQ201010209238
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者吳彥佑, 姚曉強(qiáng), 洪楚茵, 顏精一, 黃彥士 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院