[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种薄膜晶体管以及其制造方法。

背景技术

金属氧化物半导体晶体管具有较高的载子迁移率、较佳的电性表现以及可在低温下制造等优点，因此备受重视。近年来，金属氧化物半导体晶体管正朝向无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)以及可挠式显示装置发展。在低功率高频率的电路中，金属氧化物半导体晶体管的载子迁移率必须更高。但是，目前金属氧化物半导体晶体管的载子迁移率均小于35cm²V^-1s^-1，无法满足需求。因此，目前仍亟需一种具有更高载子迁移率的晶体管。

发明内容

本发明的一方面是提供一种薄膜晶体管，其具有极高的载子迁移率。

此薄膜晶体管包含一金属氧化物半导体层、一第一绝缘层、一第一栅极、一源极及一漏极。金属氧化物半导体层包含一通道区、一源极区及一漏极区。通道区具有至少一第一区域以及一第二区域，第一区域的氧空缺浓度大于第二区域的氧空缺浓度，第一区域被第二区域围绕。源极区及漏极区分别位于通道区的相对两侧。第一绝缘层配置在通道区上。第一栅极配置在第一绝缘层上，第一栅极具有至少一第一开口，且第一开口位于第一区域上方。源极及漏极分别电性连接源极区与漏极区。

根据本发明一实施方式，通道区具有多数个第一区域，且这些第一区域是彼此分离。

根据本发明一实施方式，第一栅极具有复数第一开口贯穿第一栅极，且每一第一开口位于这些第一区域的其中一者的上方。

根据本发明一实施方式，每一第一开口的一上视轮廓大致相同于对应的第一区域的一上视轮廓。

根据本发明一实施方式，第一绝缘层具有复数第二开口贯穿第一绝缘层，且每一第二开口大致对准这些第一开口的其中一者。

根据本发明一实施方式，每一第一区域的一宽度为约1nm至约1μm。

根据本发明一实施方式，每一第一区域的一上视轮廓具有一几何中心，且任两相邻的第一区域的几何中心之间的距离为约51nm至约1500nm。

根据本发明一实施方式，任两相邻的第一区域之间的一间距为约50nm至约500nm。

根据本发明一实施方式，通道区的这些第一区域的分布密度为约1×10⁶个/mm²至约1×10⁷个/mm²。

根据本发明一实施方式，第一区域的氧空缺浓度对第二区域的氧空缺浓度的比值为约1.1至约1.3。

根据本发明一实施方式，金属氧化物半导体层包含铟镓锌氧化物(IGZO)。

根据本发明一实施方式，所述的薄膜晶体管还包含一第二栅极以及一第二绝缘层。第二栅极与第一栅极分别配置在金属氧化物半导体层的相对两侧，且第二绝缘层配置在第二栅极与金属氧化物半导体层之间。

根据本发明一实施方式，所述的薄膜晶体管还包含一基板，第二栅极配置在基板上，第二绝缘层覆盖第二栅极，金属氧化物半导体层位于第二绝缘层上。

根据本发明一实施方式，第二栅极与第一栅极在垂直金属氧化物半导体层的方向上至少部分重叠。

根据本发明一实施方式，第二栅极的一面积大于或实质上等于第一栅极的一面积。

根据本发明一实施方式，第一开口的一上视轮廓大致相同于第一区域的一上视轮廓。

根据本发明一实施方式，第一绝缘层具有至少一第二开口贯穿第一绝缘层，且第二开口大致对准第一开口。

本发明的另一方面是提供一种制造薄膜晶体管的方法，包含以下步骤：(a)形成一金属氧化物半导体层于一基材上，金属氧化物半导体层具有一初始氧空缺浓度；(b)形成一第一绝缘层于金属氧化物半导体层上；(c)形成一第一图案化导电层于第一绝缘层上，其中第一图案化导电层具有至少一第一开口，且第一开口在基材的投影与金属氧化物半导体层在基材的投影重叠；(d)以第一图案化导电层为遮罩，处理金属氧化物半导体层，以形成具有至少一第一区域的一通道区，且第一区域的氧空缺浓度大于初始氧空缺浓度；以及(e)形成一源极和一漏极于通道区的相对两侧。

根据本发明一实施方式，步骤(c)包含图案化第一绝缘层，以形成至少一第二开口贯穿第一绝缘层，且第二开口大致对准第一开口。

根据本发明一实施方式，步骤(c)包含形成复数第一开口，以及形成复数第二开口。

根据本发明一实施方式，每一第一开口的一宽度为约1nm至约1μm。