[发明专利]半导体元件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体元件及其制作方法，且特别是关于一种具有硅铝氧化物层的半导体元件及其制作方法。

背景技术

近来环保意识抬头，具有低消耗功率、空间利用效率佳、无辐射、高画质等优越特性的平面显示面板(flat display panels)已成为市场主流。常见的平面显示器包括液晶显示器(liquid crystal displays)、电浆显示器(plasma displays)、有机电激发光显示器(electroluminescent displays)等。以目前最为普及的液晶显示器为例，其主要是由薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光基板以及夹于二者之间的液晶层所构成。

在公知的薄膜晶体管阵列基板上，通常会配置一保护层以保护薄膜晶体管(半导体元件)。然而，以氧化物半导体作为薄膜晶体管的通道层时，于制作保护层的过程中，若薄膜晶体管的氧化物通道层接触到还原性元素，易发生氧化物通道层中氧与金属的比例发生改变，进而影响薄膜晶体管的特性。举例而言，请参照图1，当氧化物通道层变质时，薄膜晶体管的临界电压(threshold voltage)倾向于随着充电时间的增加而往左偏移，造成电性不稳定。因此，适当地保护通道层实为当前研发人员亟欲解决的议题之一。

发明内容

本发明提供一种半导体元件及其制作方法，其具有良好的可信度(reliability)。

本发明的一实施例提供一种半导体元件，其包括一栅极、一通道层、一栅绝缘层、一源极、一漏极以及一硅铝氧化物层。栅极配置于基板上。通道层配置于基板上，且与栅极重叠设置。栅绝缘层位于栅极与通道层之间。源极以及漏极设置于通道层二侧。硅铝氧化物层配置于基板上并覆盖源极、漏极以及通道层。

本发明的另一实施例提供一种半导体元件的制作方法，此方法包括以下步骤。形成一栅极于一基板上。形成一通道层于基板上，通道层与栅极重叠设置。于栅极与通道层之间形成一栅绝缘层。形成一源极以及一漏极，且源极与漏极位于通道层二侧。形成一硅铝氧化物层于基板上并覆盖源极、漏极以及通道层。

在本发明的一实施例中，前述的硅铝氧化物层中硅含量与铝含量的比例由10：90至90：10。

在本发明的一实施例中，前述的半导体元件更包括一像素电极，位于硅铝氧化物层上且电性连接于漏极。

在本发明的一实施例中，前述的栅绝缘层的材质包含硅铝氧化物，且栅绝缘层中硅含量与铝含量的比例由10：90至90：10。

在本发明的一实施例中，前述的栅极位于基板与通道层之间。

在本发明的一实施例中，前述的源极与漏极位于通道层与基板之间。

在本发明的一实施例中，前述的源极与漏极位于通道层与硅铝氧化物层之间。

在本发明的一实施例中，前述的半导体元件更包括一蚀刻阻挡图案，覆盖部分通道层且设置于通道层以及源极与漏极之间。

在本发明的一实施例中，前述的通道层位于基板与栅极之间。

在本发明的一实施例中，前述的硅铝氧化物层位于栅极与通道层之间。

在本发明的一实施例中，前述的形成硅铝氧化物层的方法包括物理气相沉积法。

在本发明的一实施例中，前述的半导体元件的制作方法更包括于硅铝氧化物层中形成一接触窗以暴露出漏极。

在本发明的一实施例中，前述的形成接触窗的方法包括以氟系气体作为主蚀刻剂。其中该氟系气体包括六氟化硫或四氟化碳。

在本发明的一实施例中，前述的半导体元件的制作方法更包括于硅铝氧化物层上形成一像素电极，电性连接于漏极。

在本发明的一实施例中，前述的半导体元件的制作方法更包括形成一蚀刻阻挡图案，覆盖部分通道层且设置于通道层以及源极与漏极之间。

基于上述，本发明实施例的半导体元件可利用于通道层上形成硅铝氧化物层，藉此保护通道层，使通道层不易发生变异。此外，由于栅绝缘层的材质与硅铝氧化物层可以相同，故在制作接垫(pad)区的贯孔(via)时，可以避免因材料蚀刻率不同而产生的底切(undercut)现象。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为公知技术的半导体元件可靠度测试图。

图2A至图2F为本发明一实施例的半导体元件制作流程的剖面示意图。

图3为氧化铝以及硅铝氧化物膜层的穿透率比较图。

图4A为硅与铝含量百分比为90:10的半导体元件可靠度测试图。