CN102280385A - 一种半导体元件的制造方法 - Google Patents

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CN102280385A CN2011102154104A CN201110215410A CN102280385A CN 102280385 A CN102280385 A CN 102280385A CN 2011102154104 A CN2011102154104 A CN 2011102154104A CN 201110215410 A CN201110215410 A CN 201110215410A CN 102280385 A CN102280385 A CN 102280385A
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林威廷
林亮宇
洪铭钦
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Abstract

本发明提供一种半导体元件的制造方法，包括提供一基板；形成一栅极于基板上；形成一栅极绝缘层覆盖于栅极上；形成源/漏极于栅极绝缘层上；形成透明非结晶氧化物半导体通道层于源/漏极间的栅极绝缘层之上，并覆盖部分源/漏极；利用N2O等离子处理透明非结晶氧化物半导体通道层表面；以及形成一有机保护层覆盖于透明非结晶氧化物半导体通道层上。采用本发明，能够大幅降低栅极正偏压引致元件起始电压偏移的状况，并可以保持标准的电晶体特性。

Description

一种半导体元件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体元件的制造方法，尤其是涉及一种氧化物半导体元件的制造方法。
背景技术
薄膜晶体管(Thin-film transistor，TFT)是场效应晶体管的种类之一，大略的制作方式是在基板上沉积各种不同的薄膜，如半导体主动层、介电层和金属电极层。薄膜晶体管是在基板(如是应用在液晶显示器，则基板大多使用玻璃)上沉积一层薄膜当做通道区。大部份的薄膜晶体管是使用氢化非晶硅(a-Si:H)当主要材料，因为它的能阶小于单晶硅(Eg＝1.12eV)。另外，薄膜晶体管常在介电、电极及内部接线使用铟锡氧化物(ITO)，铟锡氧化物则是透明的材料。因为薄膜晶体管基板不能忍受高的退火温度，所以全部的沉积制程必须在相对低温下进行。如化学气相沉积、物理气相沉积(大多使用溅镀技术)都是常使用的沉积制程。
透明非结晶氧化物半导体作为驱动“新一代FPD”的薄膜电晶体材料备受期待，这是因为透明非结晶氧化物半导体蕴含着使基于硅薄膜电晶体的现行面板实现高精细和高速化，并且能够开拓类似柔性显示器等新应用的可能性。但是，以一般的化学气相沉积氧化硅作为保护层的透明非结晶氧化物半导体薄膜电晶体，给予栅极偏压应力(Bias Stress)，使得元件起始电压偏移面板随之飘移，液晶面板现实混乱。
有鉴于此，怎样降低栅极正偏压引致元件起始电压偏移的问题，是一个值得开发的课题。
发明内容
针对如何降低栅极正偏压引致元件起始电压偏移的问题，本发明提供了一种半导体元件的制造方法。
根据本发明，提供一种半导体元件的制造方法，包括提供一基板；形成一栅极于基板上；形成一栅极绝缘层覆盖于栅极上；形成源/漏极于栅极绝缘层上；形成透明非结晶氧化物半导体通道层于源/漏极间的栅极绝缘层之上，并覆盖部分源/漏极；利用N2O等离子处理透明非结晶氧化物半导体通道层表面；以及形成一有机保护层覆盖于透明非结晶氧化物半导体通道层上。还包括提供一基板；形成一栅极于基板上；形成一栅极绝缘层覆盖于栅极上；形成透明非结晶氧化物半导体通道层于栅极绝缘层上；形成源/漏极于透明非结晶氧化物半导体通道层两边的栅极绝缘层上，并覆盖部分透明非结晶氧化物半导体通道层；利用N2O等离子处理透明非结晶氧化物半导体通道层表面；以及形成一有机保护层覆盖于透明非结晶氧化物半导体通道层上。
优选地，有机保护层的材料为丙烯酸酯或者环烯烃聚合物；
优选地，透明非结晶氧化物半导体通道层的材料是选自于氧化铟(In)、氧化镓(Ga)、氧化锌(Zn)及其任意组合所组成的族群；
优选地，源/漏极的材料为氧化铟锡；
优选地，栅极的材料为金属；
优选地，有机保护层的结构可以为共面型以及背通道蚀刻型。
采用本发明，能够大幅降低栅极正偏压引致元件起始电压偏移的状况，并可以保持标准的电晶体特性。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式之后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出了半导体元件的部分结构示意图；
图2示出了一实施例中未经钝化处理的半导体元件结构示意图；
图3示出了一实施例中对透明非结晶氧化物半导体通道层进行钝化处理的示意图；
图4示出了一实施例中经钝化处理后增加有机保护层的半导体元件结构示意图；
图5示出了另一实施例中未经钝化处理的半导体元件结构示意图；
图6示出了另一实施例中经钝化处理后增加有机保护层的半导体元件结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的实施方式作进一步的详细描述。
在不同的实施例中，氧化物半导体保护层的结构可以为共面型，以及背通道蚀刻型，但其基板、栅极以及栅极绝缘层的结构是相同的。在本发明的实施例中，相同的结构在图1中示出。参照图1，提供一基板10，在基板10上形成一栅极11，并形成一栅极绝缘层12覆盖于栅极11上。在一实施例中，参照图2，在栅极绝缘层12上形成源/漏极13，在源/漏极13之间的栅极绝缘层12上形成一透明非结晶氧化物半导体通道层14。
图3示出了一实施例中对透明非结晶氧化物半导体通道层进行钝化处理的示意图。参照图3，利用N2O等离子处理透明非结晶氧化物半导体通道层表面14，并搭配丙烯酸酯或者环烯烃聚合物有机材料，形成如图4所示的经钝化处理后增加有机保护层的半导体元件结构。参照图4，由丙烯酸酯或者环烯烃聚合物形成的保护层15覆盖于透明非结晶氧化物半导体通道层14的表面上。使用有机保护层但没有经过N2O钝化处理过的元件，经过六个月的储存效应，其元件电性会出现明显的劣化，但经过N2O钝化处理过的元件，其电性保持正常。并且利用X射线光电子能谱分析观察到M-OH键结，可作为检测是否使用N2O钝化处理的依据。
图5示出了另一实施例中未经钝化处理的半导体元件结构示意图。参照图5，基板、栅极以及栅极绝缘层的结构与图1一致。栅极21形成于基板20之上，栅极绝缘层22覆盖于栅极21上。在栅极绝缘层22上形成一透明非结晶氧化物半导体通道层24，在透明非结晶氧化物半导体通道层24两边的栅极绝缘层22上同时形成源/漏极23，并覆盖部分透明非结晶氧化物半导体通道层24。氧化物半导体元件经如图3所示的钝化处理后，形成如图6所示的在另一实施例中，具有有机保护层的半导体元件结构示意图。参照图6，透明非结晶氧化物半导体通道层24处于同一水平面上。有机保护层25覆盖在透明非结晶氧化物半导体通道层24的表面上。
因此，籍由本发明的半导体元件的制造方法，能够大幅降低栅极正偏压引致元件起始电压偏移的状况，并可以保持标准的电晶体特性。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，在本领域中的普通技术人员能够理解，不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书限定的范围内。

Claims (7)

1.一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
形成一栅极于所述基板上；
形成一栅极绝缘层覆盖于所述栅极上；
形成源/漏极于所述栅极绝缘层上；
形成透明非结晶氧化物半导体通道层于所述源/漏极间的所述栅极绝缘层之上，并覆盖部分所述源/漏极；
利用N2O等离子处理所述透明非结晶氧化物半导体通道层表面；以及
形成一有机保护层覆盖于所述透明非结晶氧化物半导体通道层上。
2.一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
形成一栅极于所述基板上；
形成一栅极绝缘层覆盖于所述栅极上；
形成透明非结晶氧化物半导体通道层于所述栅极绝缘层上；
形成源/漏极于所述透明非结晶氧化物半导体通道层两边的所述栅极绝缘层上，并覆盖部分所述透明非结晶氧化物半导体通道层；
利用N2O等离子处理所述透明非结晶氧化物半导体通道层表面；以及
形成一有机保护层覆盖于所述透明非结晶氧化物半导体通道层上。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有机保护层的材料为丙烯酸酯或者环烯烃聚合物。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述透明非结晶氧化物半导体通道层的材料是选自于氧化铟(In)、氧化镓(Ga)、氧化锌(Zn)及其任意组合所组成的族群。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述源/漏极的材料为氧化铟锡。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述栅极的材料为金属。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有机保护层的结构可以为共面型以及背通道蚀刻型。
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CN103762246A (zh) * 2013-12-25 2014-04-30 深圳市华星光电技术有限公司 一种薄膜电晶体场效应管及其制造方法
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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