[发明专利]半导体元件

说明书

【技术领域】

本发明是有关于一种半导体元件。

【背景技术】

金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor)具有较高的载子迁移率(Mobility)，因此备受重视。相较于非晶硅薄膜晶体管，金属氧化物半导体晶体管具有更好的电性表现。另外，相较于低温多晶硅薄膜晶体管，金属氧化物半导体晶体管的制造方法更为简单，所以近年来许多研究集中在金属氧化物半导体晶体管。不过，金属氧化物半导体的材料是非常敏感的，这导致金属氧化物半导体的稳定性及可靠度(reliability)至今仍无法获得令人满意的结果。有鉴于此，目前亟需一种改良的半导体元件，期能有效改善金属氧化物半导体的稳定性及可靠度。

【发明内容】

本发明是提供一种半导体元件，俾能具有极佳的可靠度(reliability)。此半导体元件包括基板、栅极、绝缘层、源极、漏极、半导体通道层、第一保护层以及第二保护层。栅极配置于基板上，绝缘层覆盖栅极。源极以及漏极位于绝缘层上。半导体通道层配置于绝缘层上，且半导体通道层桥接源极和漏极。第一保护层覆盖半导体通道层、源极以及漏极，且第一保护层包含氧化硅。第二保护层配置于第一保护层上，其中第二保护层包含氮化硅，且第二保护层的氢浓度为约2.0×10²²atom/cm³至约3.11×10²²atom/cm³。

在一实施方式中，第二保护层的厚度为约300埃(angstrom)至约700埃。

在一实施方式中，第一保护层的厚度为约1000埃至约3000埃。

在一实施方式中，半导体元件更包括一通道保护层，其中通道保护层配置于半导体通道层与第一保护层之间，且通道保护层于一垂直投影方向上与半导体通道层重叠。

在一实施方式中，通道保护层的材料包含氧化硅。

在一实施方式中，半导体通道层配置于源极以及漏极上，且半导体通道层的一侧覆盖部分的源极，半导体通道层的另一侧覆盖部分的漏极。

在一实施方式中，半导体通道层设置于绝缘层以及源极、漏极之间，且部分的源极覆盖半导体通道层的一侧，部分的漏极覆盖半导体通道层的另一侧。

在一实施方式中，半导体通道层于一垂直投影方向上与栅极重叠。

在一实施方式中，半导体通道层包含至少一金属氧化物的材料，是选自氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化锡(ZnO)、氧化镉·氧化锗(2CdO·GeO₂)、氧化镍钴(NiCo₂O₄)以及上述的组合所组成的群组。

在一实施方式中，半导体元件更包括一平坦层以及一像素电极。平坦层覆盖第二保护层。第一保护层、第二保护层以及平坦层分别具有第一开口、第二开口以及第三开口，且第一开口、第二开口以及第三开口相互以暴露出漏极。像素电极位在部分的平坦层上，且像素电极通过第一开口、第二开口及第三开口接触并电性连接于漏极。

【附图说明】

图1绘示本发明实施方式的半导体元件的剖面示意图。

图2绘示本发明另一实施方式的半导体元件的剖面示意图。

图3绘示本发明实施方式的第二保护层的氢浓度(C_H)与氨/硅烷流量比(GR)的关系图。

图4绘示本发明实施方式的半导体元件的起始临界电压(V_th)与氨/硅烷流量比(GR)关系图。

图5绘示本发明实施方式的半导体元件在经过300小时高温高湿测试之后，半导体元件的临界电压(V_th)与氨/硅烷流量比(GR)关系图。

【符号说明】

10   半导体元件

10a  半导体元件

100  基板

110  栅极

120  绝缘层

131  源极

132  漏极

140  半导体通道层

141  通道保护层

150  第一保护层

151  第一开口

160  第二保护层

161  第二开口

170  平坦层

171  第三开口

180  像素电极

【具体实施方式】