[发明专利]氧化物半导体薄膜晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化物半导体薄膜晶体管及其制造方法，尤其涉及一种具有氧化物半导体层与源极电极/漏极电极之间低接触阻抗及高电子迁移率特性的氧化物半导体薄膜晶体管与其制造方法。

背景技术

薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)是一种广泛应用于显示器技术的半导体元件，例如应用在液晶显示器(1iquid crystal display panel，LCD)、有机发光二极管显示器(organic light emitting diode display panel，OLED)及电子纸(electronicpaper，E-paper)等显示器产品。利用薄膜晶体管提供电压或电流的切换，使得各显示器中的像素呈现亮、暗以及灰阶的显示效果。而薄膜晶体管的电子迁移率(mobility)大小为薄膜晶体管利用于显示器时的重要指标特性。电子迁移率直接影响到该薄膜晶体管的切换速度，进而对显示器的显示画面质量有很大的影响。

举例来说，先前一般传统电视影像信号的画面分辨率及更换频率的规格为VGA(640x480个像素)及60Hz，而目前一般数字电视的规格则进步到fullHD(1920x1080个像素)及120Hz，后续更是朝4K2K(3840x2160个像素)及240Hz的规格，也就是更高分辨率及更短的画面更新频率来不断地提升显示器的画面质量。然而，随着画面分辨率及更换频率的规格提升，对显示器中每一个单一像素要求的反应速率会越来越严苛。所以当各像素中使用的薄膜晶体管的电子迁移率无法快到满足其反应速率的要求时，即会造成显示画面异常的问题。

目前显示器业界使用的薄膜晶体管可根据使用的半导体层材料来做区分，包括非晶硅薄膜晶体管(amorphous silicon TFT，a-Si TFT)、多晶硅薄膜晶体管(poly silicon TFT)以及氧化物半导体薄膜晶体管(oxide semiconductor TFT)。其中非晶硅薄膜晶体管由于具有工艺技术成熟以及良率高的优点，目前仍是显示器业界中的主流。但非晶硅薄膜晶体管受到非晶硅半导体材料本身特性的影响，使其电子迁移率无法大幅且有效地通过工艺或元件设计的调整来改善(目前非晶硅薄膜晶体管的电子迁移率大体上在1cm²/Vs以内)，故无法满足目前可见的未来更高规格显示器的需求。而多晶硅薄膜晶体管受惠于其多晶硅材料的特性，于电子迁移率上有大幅的改善(多晶硅薄膜晶体管之电子迁移率大体上最佳可达100cm²/Vs)。但由于多晶硅薄膜晶体管的工艺复杂(相对地成本提升)且于大尺寸面板应用时会有结晶化工艺导致结晶程度均匀性不佳的问题存在，故目前多晶硅薄膜晶体管仍以小尺寸面板应用为主。而氧化物半导体薄膜晶体管则是应用近年来新崛起的氧化物半导体材料，此类材料一般为非晶相(amorphous)结构，没有应用于大尺寸面板上均匀性不佳的问题，且可利用多种方式成膜，例如溅镀(sputter)、旋涂(spin-on)以及印刷(inkjet printing)等方式。因此在工艺上甚至还较非晶硅薄膜晶体管更有工艺简化的弹性。而氧化物半导体薄膜晶体管的电子迁移率一般可较非晶硅薄膜晶体管高10倍以上(氧化物半导体薄膜晶体管的电子迁移率大体上介于10cm²/Vs到50cm²/Vs之间)，此程度已可满足目前可见的未来高规格显示器的需求。

然而，于氧化物半导体薄膜晶体管的结构中，源极电极/漏极电极与氧化物半导体层间的接触阻抗若过大，将使得此薄膜晶体管的效能降低且无法有效发挥其高电子迁移率的特性。故有必要降低氧化物半导体层与源极电极/漏极电极间的接触阻抗，以使得氧化物半导体薄膜晶体管展现高电子迁移率的特性。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种氧化物半导体薄膜晶体管及其制作方法，以降低氧化物半导体层与源极电极/漏极电极之间的接触阻抗来提升电子迁移率。