[发明专利]薄膜晶体管及制造富硅沟道层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管，尤其涉及一种具有高载流子迁移率(carrier mobility)、稳定性(reliability)良好且应用范围广泛的薄膜晶体管及制造富硅沟 道层的方法。

背景技术

随着工艺技术的进步，各类型的显示器应用不断推陈出新。因应显示器 应用的轻、薄、短、小以及可携式等需求，下一代的显示器应用朝向可卷曲 与易携带的趋势发展。目前较为常见者，如可挠式显示器(flexible display)以及 电子纸(electronic paper)等，其发展已受到业界的重视并投入研究。特别是， 在显示器中被大量使用到的薄膜晶体管，其结构设计或是材料的选择更是会 直接影响到产品的性能。

一般来说，薄膜晶体管至少具有栅极、源极、漏极以及沟道层等构件， 其中可透过控制栅极的电压来改变沟道层的导电性，以使源极与漏极之间形 成导通(开)或绝缘(关)的状态。此外，通常还会在沟道层上形成一具有N型掺 杂或P型掺杂的欧姆接触层，以减少沟道层与源极、或沟道层与漏极间的接 触电阻。而在现有的薄膜晶体管中，所使用的沟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沟道层的材料，其制作的薄膜 晶体管均需要较高的工艺温度。举例来说，使用非晶硅作为沟道层的薄膜晶 体管(以下简称为非晶硅薄膜晶体管)，其工艺温度必须大于280℃。因此，当 非晶硅薄膜晶体管应用于可挠式显示器应用时，可挠式显示器所使用的可挠 式基板，如塑胶基板，将会受到高温影响而产生劣化或变形。换言之，现有 的薄膜晶体管并不适于使用在可挠式的显示器应用上。

另一方面，由于非晶硅薄膜晶体管的载流子迁移率(carrier mobility)较低， 约小于1cm²/V-s，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

本发明提供一种薄膜晶体管，其具有较高的载流子迁移率与稳定性。

本发明又提供一种薄膜晶体管，其具有广泛的应用范围。

本发明提出一种薄膜晶体管，适于配置于基板上，此薄膜晶体管包括栅 极、栅绝缘层、富硅沟道层(silicon-rich channel layer)、以及源极与漏极。 栅极配置于基板上。栅绝缘层配置于栅极上。富硅沟道层配置于栅极上方， 其中富硅沟道层的材料选自于由富硅氧化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅、 富硅碳化硅与富硅碳氧化硅所组成的族群，且该富硅沟道层的膜层深度在10 纳米(nanometers，nm)至170nm中的硅含量介于1E23atoms/cm³至4E23 atoms/cm³之间。源极与漏极分别与富硅沟道层连接。

在本发明的一实施例中，上述栅极的材质包括钼。

在本发明的一实施例中，上述栅绝缘层的材质包括氧化硅、氮化硅、氮 氧化硅、碳化硅或碳氧化硅。

在本发明的一实施例中，上述源极与漏极的材质包括钛/铝/钛复合金属 层。

在本发明的一实施例中，上述源极与漏极配置于栅绝缘层的部分区域上， 而富硅沟道层配置于源极、漏极以及部分未被源极与漏极覆盖的栅绝缘层上。

在本发明的一实施例中，上述富硅沟道层配置于栅绝缘层的部分区域上， 而源极与漏极配置于富硅沟道层上。

在本发明的一实施例中，上述薄膜晶体管更包括欧姆接触层位于富硅沟 道层以及源极之间，或是位于富硅沟道层以及漏极之间，其中欧姆接触层的 材料选自于由富硅氧化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅、富硅碳化硅与富硅 碳氧化硅所组成的族群，且该富硅沟道层的膜层深度在10纳米(nanometers， nm)至170nm中的硅含量介于1E23atoms/cm³至4E23atoms/cm³之间。