具有晶體管的半導(dǎo)體元件的制法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01110212960. 0,申請(qǐng)日為2011年7月26日，發(fā)明名稱為"具 有晶體管的半導(dǎo)體元件及其制法"的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種半導(dǎo)體元件的制法，尤其設(shè)及一種具有晶體管的半導(dǎo)體元件的制 法。
【背景技術(shù)】
[0003] 近年來(lái)，半導(dǎo)體電子元件已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在液晶顯示器的像素（pixel)驅(qū)動(dòng)、 開關(guān)元件、或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（staticrandomaccessmemcxry，簡(jiǎn)稱SRAM)的主動(dòng)負(fù)載 等電子產(chǎn)品中。
[0004] 在液晶顯示器的應(yīng)用方面，為了符合液晶顯示器在制造過(guò)程上的低溫限制與大尺 寸面積的需求，其集成電路驅(qū)動(dòng)元件已經(jīng)開始W頂閩極的多晶娃薄膜晶體管為其主要元 件。
[0005] 然而，為了進(jìn)一步提升半導(dǎo)體本身的操作特性，現(xiàn)有技術(shù)有W下幾種作法。
[0006] 首先，如第6,229, 177B1號(hào)美國(guó)專利與第6,380041B1號(hào)美國(guó)專利所示，此兩專利 皆是利用離子移植的方式來(lái)對(duì)水平結(jié)構(gòu)的通道進(jìn)行斜向（角度由0度至60度）滲雜，且不 同種類的半導(dǎo)體（N型或P型）是使用不同的原子進(jìn)行滲雜，但是滲雜的強(qiáng)度通常隨著通道 深度而減弱，又滲雜完后必須經(jīng)過(guò)900°C至1050°C的快速熱退火W增強(qiáng)滲雜的效果，所W 此類制造過(guò)程要求在相當(dāng)高的溫度下進(jìn)行，且所需的成本也較高。
[0007] 再者，如2005年的應(yīng)用物理學(xué)期刊（AppliedPhysicsLetters)第87卷的 "Controlofthresholdvoltageinpentacenethin-filmtransistorsusingcarrier dopingatthecharge-transferinterfacewithorganicacceptors'所示，其在半導(dǎo)體 的通道上直接蓋一層受體層（acceptorlayer),并通過(guò)調(diào)控載子滲雜濃度，而改變?cè)?性（例如臨界電壓等），但是如果結(jié)構(gòu)為雙層材料時(shí)，則可能會(huì)遇到互溶的問(wèn)題，且如果調(diào) 控的載子濃度沒有控制好，則容易會(huì)遇到背面通道漏電的問(wèn)題。
[000引 又，如2004年的應(yīng)用物理學(xué)期刊（AppliedPhysicsLetters)第 84 卷的"Enhancement-modethin-filmfield-effecttransistorusing phosphorus-doped狂n,Mg)0channel"所示，其在例如氧化鋒狂nO)的半導(dǎo)體中滲雜儀 (Mg)W調(diào)控半導(dǎo)體的能隙大小，或者，在例如氧化鋒狂nO)的半導(dǎo)體中滲雜磯任）W降低元 件的電子濃度，但是此種方式難W調(diào)整到適當(dāng)?shù)谋壤?，且不容易控制元件的漏電流?br>[0009] 此外，如2007年的應(yīng)用物理學(xué)期刊（AppliedPhysicsLetters)第90卷的 "Improvementsinthedevicecharacteristicsofamorphousindiumgalliumzinc oxidetransistorsbyArplasmatreatment"所不，其利用氣氣等離子來(lái)處理 元件的源極與漏極，W降低元件的注入能障，并降低元件的電阻率，但是因?yàn)橹挥袑?duì)元件電 極的介面做處理，所W元件特性的提升有限。
[0010] 因此，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，如何有效且方便地改善電子元件的元件 特性，特別是提高晶體管的載子移動(dòng)率，W增進(jìn)電子元件的效能，實(shí)已成為目前亟欲解決的 課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺失，本發(fā)明的主要目的在于揭露一種具有晶體管的半導(dǎo)體 元件的制法，能大幅增進(jìn)有效載子遷移率，并提升晶體管的操作特性。
[0012] 本發(fā)明的具有晶體管的半導(dǎo)體元件的制法包括；提供一承載板；于該承載板上形 成金屬氧化物半導(dǎo)體層；于該金屬氧化物半導(dǎo)體層上形成介電層，使該金屬氧化物半導(dǎo)體 層夾置于該承載板與介電層的間；于該介電層上形成圖案化遮罩層，該圖案化遮罩層構(gòu)成 微納米級(jí)線寬的圖案，W外露部分該介電層；移除未被該圖案化遮罩層所覆蓋的介電層，W 形成介電層開孔，W使該金屬氧化物半導(dǎo)體層外露于該介電層開孔；對(duì)外露的該金屬氧化 物半導(dǎo)體層進(jìn)行表面處理，W使該金屬氧化物半導(dǎo)體層的外露表面的載子濃度增加；W及 于外露的該金屬氧化物半導(dǎo)體層上形成源極金屬層與漏極金屬層。
[0013] 在另一實(shí)施例中，本發(fā)明所揭露的一種具有晶體管的半導(dǎo)體元件的制法包括；提 供一承載板；于該承載板上形成金屬氧化物半導(dǎo)體層，該承載板是單一材料層、或是包括 導(dǎo)電層與其一側(cè)上的絕緣層，且該金屬氧化物半導(dǎo)體層設(shè)于該絕緣層上；對(duì)部分該金屬氧 化物半導(dǎo)體層的頂表面進(jìn)行表面處理，W令部分該金屬氧化物半導(dǎo)體層的頂表面的載子濃 度增加，W使該金屬氧化物半導(dǎo)體層的表層構(gòu)成具有微納米級(jí)線寬的圖案的高載子濃度子 層；W及于該金屬氧化物半導(dǎo)體層上形成源極金屬層與漏極金屬層。
[0014] 前述具有晶體管的半導(dǎo)體元件的制法中，還可包括于該金屬氧化物半導(dǎo)體層上形 成介電層，并于該介電層上形成閩極金屬層，該閩極金屬層可間隔設(shè)置于該源極金屬層與 漏極金屬層之間，且該源極金屬層與漏極金屬層還各自延伸通過(guò)該金屬氧化物半導(dǎo)體層的 側(cè)壁，并延伸至該承載板上。
[0015] 依上述具有晶體管的半導(dǎo)體元件的制法，該承載板的材料可為玻璃、塑膠或娃等， 且微納米級(jí)線寬的圖案為遮罩層開孔，該遮罩層開孔可為圓形孔、矩形孔、=角形孔、圓環(huán) 形孔、十字形孔或不規(guī)則孔。
[0016] 依上述的制法，該金屬氧化物半導(dǎo)體層的材料可為氧化鋒（zincoxide,ZnO)、氧 化銅鋒（indiumzincoxide，IZO)、或氧化銅嫁鋒（indiumgalliumzincoxide，IGZO) 等，且該介電層的材料可為聚（4-己基苯酪）（pol廠(4-￥；[]1如地6]1〇1)，簡(jiǎn)稱PVP)、聚甲基丙 締酸甲醋（Polymethylmethac巧late,簡(jiǎn)稱PMMA)、或聚己締醇（Polyvin}dAlcohol,簡(jiǎn)稱 PVA)，但不限于此。
[0017] 又依上述的制法，表面處理該金屬氧化物半導(dǎo)體層的方式可為包含光退火處理等 各種可W提升半導(dǎo)體滲雜濃度的制造方法，例如氣氣等離子、氧氣等離子、氨氣等離子、紫 外光扣V)、或激光退火等。
[0018] 依上述具有晶體管的半導(dǎo)體元件的制法，該圖案化遮罩層可間隔設(shè)置于該源極金 屬層與漏極金屬層之間，且該源極金屬層與漏極金屬層還可各自延伸通過(guò)該金屬氧化物半 導(dǎo)體層的側(cè)壁，并延伸至該承載板上。
[0019] 于本發(fā)明的制法中，該承載板可包括導(dǎo)電層與其一側(cè)上的絕緣層，且該金屬氧化 物半導(dǎo)體層是設(shè)于該絕緣層上。
[0020] 依上述的制法，該導(dǎo)電層可為經(jīng)滲雜的半導(dǎo)體層，該承載板還可包括設(shè)于該導(dǎo)電 層另一側(cè)上的基底層，W使該導(dǎo)電層設(shè)于該絕緣層與該基底層之間。
[0021] 又依上述具有晶體管的半導(dǎo)體元件的制法，該圖案化遮罩層的材料可為金屬或絕 緣材料。
[0022] 本發(fā)明還揭露一種具有晶體管的半導(dǎo)體元件，包括：承載板；金屬氧化物半導(dǎo)體 層，設(shè)于該承載板上；介電層，設(shè)于該金屬氧化物半導(dǎo)體層上，該介電層構(gòu)成微納米級(jí)線寬 的圖案，W外露部分該金屬氧化物半導(dǎo)體層，該金屬氧化物半導(dǎo)體層的外露表面的載子濃 度大于該金屬氧化物半導(dǎo)體層內(nèi)部的載子濃度；圖案化遮罩層，設(shè)于該介電層的頂面上； W及源極金屬層與漏極金屬層，設(shè)于外露的該金屬氧化物半導(dǎo)體層上。
[0023] 在另一實(shí)施例中，本發(fā)明所揭露的一種具有晶體管的半導(dǎo)體元件，包括：承載板； 金屬氧化物半導(dǎo)體層，設(shè)于該承載板上，該金屬氧化物半導(dǎo)體層的表層具有微納米級(jí)線寬 的圖案的高載子濃度子層，該承載板是單一材料層、或是包括導(dǎo)電層與其一側(cè)上的絕緣層， 且該金屬氧化物半導(dǎo)體層是設(shè)于該絕緣層上；W及源極金屬層與漏極金屬層，分設(shè)于該金 屬氧化物半導(dǎo)體層兩端的表面上。
[0024] 前述具有晶體管的半導(dǎo)體元件中，還可包括介電層與閩極金屬