半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種具有氧化物半導(dǎo)體通道層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前最為普及的液晶顯示器主要是由薄膜晶體管陣列基板、彩色濾光基板以及夾于二者之間的液晶層所構(gòu)成。在現(xiàn)有習(xí)知的薄膜晶體管陣列基板上，多采用非晶硅(a-Si)薄膜晶體管或低溫多晶硅薄膜晶體管作為各個子像素的切換元件。近年來，已有研究指出氧化物半導(dǎo)體(oxide semi conduc tor)薄膜晶體管相比較于非晶娃薄膜晶體管,具有較高的場效遷移率(field-effect mobil ity),且氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管相比較于低溫多晶娃薄膜晶體管更具有較佳的臨界電壓(threat hold voltage, Vth)均勻性。因此,氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管有潛力成為下一代平面顯示器的關(guān)鍵元件。然而，現(xiàn)有習(xí)知的氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管在現(xiàn)行架構(gòu)下其場效遷移率不易更進(jìn)一步的被提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是使其具有較佳的場效遷移率(field-effect mobility)。
[0004]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。為達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，配置于基板上。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括頂柵極、氧化物半導(dǎo)體通道層、第一介電層、第二介電層以及源極與漏極。氧化物半導(dǎo)體通道層配置于頂柵極與基板之間。第一介電層配置于頂柵極與氧化物半導(dǎo)體通道層之間。第二介電層配置于第一介電層與氧化物半導(dǎo)體通道層之間，其中第一介電層的介電系數(shù)不同于第二介電層的介電系數(shù)。源極與漏極配置于氧化物半導(dǎo)體通道層的相對兩側(cè)，且位于第一介電層與基板之間。氧化物半導(dǎo)體通道層的一部分暴露于源極與漏極之間。部分第一介電層及部分第二介電層直接接觸且完全覆蓋氧化物半導(dǎo)體通道層的部分。
[0005]在本發(fā)明的一實施例中，上述的氧化物半導(dǎo)體通道層的材質(zhì)包括氧化銦鎵鋅(Indium-Gallium-Zinc Oxide, IGZ0)、氧化鋒(ZnO)、氧化銦鋒(Indium-Zinc Oxide, ΙΖ0)或氧化鋒銦錫(Indium-Zinc-Tin Oxide, ΖΙΤ0)。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一介電層與第二介電層其中的一個為氮化硅層(SiNx)，而第一介電層與第二介電層其中的另一個為氧化硅層(S1x)。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，上述的氧化物半導(dǎo)體通道層的部分區(qū)分為第一部分以及環(huán)繞第一部分的第二部分。部分第一介電層直接接觸第一部分而使第一部分具有第一導(dǎo)電率。部分第二介電層直接接觸第二部分而使第二部分具有第二導(dǎo)電率。第一導(dǎo)電率不同于第二導(dǎo)電率。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，上述的部分第一介電層與第一部分的接觸面積及部分第二介電層與第二部分的接觸面積的比值介于1/10至10之間。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括保護(hù)層以及透明導(dǎo)電層。保護(hù)層配置于基板上且覆蓋頂柵極與第一介電層。透明導(dǎo)電層配置于保護(hù)層上且覆蓋保護(hù)層。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括底柵極以及柵絕緣層。底柵極配置于基板上，且位于氧化物半導(dǎo)體通道層與基板之間。柵絕緣層位于氧化物半導(dǎo)體通道層與底柵極之間，且覆蓋基板與底柵極。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一介電層的厚度大于第二介電層的厚度。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第一介電層覆蓋第二介電層與氧化物半導(dǎo)體通道層。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，上述的第二介電層覆蓋源極、漏極以及氧化物半導(dǎo)體通道層。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)至少具有下列優(yōu)點及有益效果:本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有兩種不同介電系數(shù)的第一介電層與第二介電層，且第一介電層與第二介電層直接接觸且完全覆蓋暴露于源極與漏極之間的氧化物半導(dǎo)體通道層的一部分。如此一來，氧化物半導(dǎo)體通道層的總載子密度提高了，但又不會造成因全面導(dǎo)體化所導(dǎo)致的漏電流現(xiàn)象。故，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可具有較高的場效遷移率。
[0015]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0016]圖1是繪示本發(fā)明的一實施例的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0017]圖2是繪示本發(fā)明的另一實施例的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0018]圖3是繪示本發(fā)明的又一實施例的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0019]10:基板
[0020]100a、100b、10c:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0021]110:頂柵極
[0022]120:氧化物半導(dǎo)體通道層
[0023]130:第一介電層
[0024]140:第二介電層
[0025]150:源極
[0026]160:漏極
[0027]170:底柵極
[0028]180:柵絕緣層
[0029]190:保護(hù)層
[0030]195:透明導(dǎo)電層
[0031]A:部分
[0032]Al:第一部分
[0033]A2:第二部分
【具體實施方式】
[0034]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)其【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0035]圖1是繪示本發(fā)明的一實施例的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。請參閱圖1所示，在本實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)10a配置于基板10上。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)10a包括頂柵極110、氧化物半導(dǎo)體通道層120、第一介電層130、第二介電層140以及源極150與漏極160。氧化物半導(dǎo)體通道層120配置于頂柵極110與基板10之間。第一介電層130配置于頂柵極110與氧化物半導(dǎo)體通道層120之間。第二介電層140配置于第一介電層130與氧化物半導(dǎo)體通道層120之間，其中第一介電層130的介電系數(shù)不同于第二介電層140的介電系數(shù)。源極150與漏極160配置于氧化物半導(dǎo)體通道層120的相對兩側(cè)，且位于第一介電層130與基板10之間。氧化物半導(dǎo)體通道層120的一部分A暴露于源極150與漏極160之間。部分第一介電層130及部分第二介電層140直接接觸且完全覆蓋氧化物半導(dǎo)體通道層120的部分A。
[0036]更具體來說，基板10例如是玻璃基板或塑膠基板，但并不以此為限。氧化物半導(dǎo)體通道層120配置于基板10上且暴露出部分基板10，其中氧化物半導(dǎo)體通道層120的材質(zhì)例如是氧化銦鎵鋅(Indium-Gallium-Zinc Oxide, IGZ0)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(Indium-Zinc Oxide, ΙΖ0)或氧化鋒銦錫(Indium-Zinc-Tin 0xide,ZIT0),但不以此為限。源極150與漏極160直接配置于氧化物半導(dǎo)體通道層120的一側(cè)表面上，且源極150與漏極160彼此平行配置。氧化物半導(dǎo)體通道層120的部分A暴露于源極150與漏極160之間，且氧化物半導(dǎo)體通道層120的部分A可區(qū)分為第一部分Al以及環(huán)繞第一部分Al的第二部分A2。
[0037]特別是，本實施例的第一介電層130與第二介電層140分別具有不同的介電系數(shù)，意即第一介電層130與第二介電層140是采用不同材質(zhì)的介電材料所形成。如圖1所示，部分第一介電層130直接接觸第一部分Al，而使第一部分Al具有第一導(dǎo)電率，部分第二介電層140直接接觸第二部分A2，而使第二部分A2具有第二導(dǎo)電率，其中第一導(dǎo)電率不同于第二導(dǎo)電率。舉例來說，當(dāng)?shù)谝唤殡妼?30為氮化硅層(SiNx)，而第二介電層140為氧化硅層(S1x)時，氧化物半導(dǎo)體通道層120的第一部分Al與第一介電層130直接接觸，可有效提高第一部分Al的導(dǎo)電率，進(jìn)而可增加載子濃度與場效遷移率(mobility)。另一方面，氧化物半導(dǎo)體通道層120的第二部分A2與第二介電層140直接接觸，此第二部分A2的導(dǎo)電率小于第一部分Al的導(dǎo)電率，即具有較少的載子濃度，可防止氧化物半導(dǎo)體通道層120因無法關(guān)閉而漏電的狀態(tài)。也就是說，第一介電層130與第二介電層140直接接觸且完全覆蓋氧化物半導(dǎo)體通道層120的第一部分Al與第二部分A2的設(shè)計，可提高氧化物半導(dǎo)體通道層120的總載子密度，但又不會造成因全面導(dǎo)體化所導(dǎo)致的漏電流現(xiàn)象。
[0038]值得一提的是，在本實