半导体元件及其制作方法技术

本发明专利技术是有关于一种半导体元件及其制作方法。半导体元件适于配置于基板上。半导体元件包括像素电极、漏极、半导体沟道层、源极、栅绝缘层以及侧边栅极。像素电极配置于基板上。漏极配置于像素电极上且暴露出部分像素电极。半导体沟道层配置于漏极上。源极配置于半导体沟道层上。栅绝缘层配置于基板上，且至少包覆源极并环绕半导体沟道层。侧边栅极配置于栅绝缘层上，且沿着栅绝缘层的至少一侧延伸覆盖于基板上。部分侧边栅极的延伸方向与漏极、半导体沟道层以及源极的堆叠方向相同。本发明专利技术提供的技术方案具有半导体沟道层的制作不受制造工艺限制，可减少沟道长度，降低操作电压，提高半导体元件的载子迁移率，提高显示器的显示品质等优点。

【技术实现步骤摘要】
半导体元件及其制作方法
本专利技术涉及一种半导体元件及其制作方法，特别涉及一种具有侧边栅极(side-gate)的半导体元件及其制作方法。
技术介绍
一般显示器主要是由薄膜晶体管数组基板、彩色滤光基板与位于两基板之间的显示介质层所构成，其中薄膜晶体管数组基板具有多个以矩阵的方式排列的像素单元，每个像素单元包括薄膜晶体管以及与薄膜晶体管电性连接像素电极(pixelelectrode)。薄膜晶体管是用来作为显示单元的开关元件，而薄膜晶体管的漏极电流的大小主要由沟道宽度与长度的比值决定。目前，顶栅极(topgate)式的薄膜晶体管结构或底栅极(bottomgate)式的薄膜晶体管结构的制作大都采用光刻刻蚀制造工艺(photolithography)。当使用光刻刻蚀制造工艺时，薄膜晶体管结构会严重地受到光刻解析度的限制(即受限于设备光源的波长)，而使其内的元件无法有效地微小化。因此，薄膜晶体管的半导体沟道层的沟道长度就无法有效地缩小，而使得驱动电流无法有效地增加。再者，随着显示器的提高解析度、降低反应时间、增加开口率(aperture)等要求下，薄膜晶体管结构已逐渐朝向降低尺寸的趋势。然而，薄膜晶体管结构的微小化，将会不利于半导体沟道层的制作，因为其将不利于沟道长度的缩减，且更直接的影响到薄膜晶体管的漏极电流大小，进而影响显示器的显示品质。此外，栅极为单一平面的结构，因此对半导体沟道层而言只有单侧开关及遮光作用，无法提供全面作用。若采用双栅极的设计，则会增加制造工艺光掩模数，进而提高生产成本。因此，如何使薄膜晶体管结构的尺寸能够缩小且又可提升元件效能，已成为显示器重要的课题之一。由此可见，上述现有的半导体元件及其制造方法在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决半导体元件存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种不受制造工艺限制、可减少沟道长度、降低操作电压、提高载子迁移率、提高显示品质的新型的半导体元件及其制作方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的半导体元件及其制作方法存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的半导体元件及其制作方法，能够改进一般现有的半导体元件及其制作方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的半导体元件存在的缺陷，而提供一种半导体元件，具有较佳的元件效能。本专利技术的另一目的在于，克服现有的半导体元件的制作方法存在的缺陷，而提供一种半导体元件的制作方法，用以制作上述的半导体元件。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种半导体元件，适于配置于基板上。半导体元件包括像素电极、漏极、半导体沟道层、源极、栅绝缘层以及侧边栅极。像素电极配置于基板上。漏极配置于像素电极上且暴露出部分像素电极。半导体沟道层配置于漏极上。源极配置于半导体沟道层上。栅绝缘层配置于基板上，且至少包覆源极并环绕半导体沟道层。侧边栅极配置于栅绝缘层上，且沿着栅绝缘层的至少一侧延伸覆盖于基板上，其中部分侧边栅极的延伸方向与漏极、半导体沟道层以及源极的堆叠方向相同。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的半导体元件更包括牺牲层，配置于漏极上，其中牺牲层包覆半导体沟道层，且牺牲层的上表面与半导体沟道层的上表面齐平。前述的半导体元件，其中所述的源极更延伸配置于牺牲层上。前述的半导体元件，其中所述的源极在基板上的正投影面积重叠并小于漏极在基板上的正投影面积。前述的半导体元件，其中所述的栅绝缘层包覆源极与半导体沟道层。前述的半导体元件，其中所述的半导体元件更包括保护层，包覆侧边栅极、栅绝缘层、漏极与部分像素电极。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本专利技术还提出的一种半导体元件的制作方法，其包括以下步骤。形成像素电极以及位于像素电极上方的第一金属层在基板上。形成覆盖基板与第一金属层的牺牲材料层，其中牺牲材料层具有开口，且开口暴露出部分第一金属层。形成半导体材料层在开口内且覆盖牺牲材料层，其中半导体材料层覆盖被开口所暴露出的部分第一金属层，而位于开口内的部份半导体材料层定义为半导体沟道层。移除位于牺牲材料层上的部分半导体材料层，而暴露出半导体沟道层的上表面。形成源极在半导体沟道层的上表面上。以源极为刻蚀掩模，至少移除暴露于源极之外的牺牲材料层。形成栅绝缘层在基板上，栅绝缘层至少包覆源极并环绕半导体沟道层。以栅绝缘层为刻蚀掩模，移除暴露于栅绝缘层之外的第一金属层而暴露出部分像素电极，且定义出漏极。形成侧边栅极在栅绝缘层上，侧边栅极沿着栅绝缘层的至少一侧延伸覆盖在基板上，其中部分侧边栅极的延伸方向与漏极、半导体沟道层以及源极的堆叠方向相同。前述的半导体元件的制作方法，其中所述的形成半导体材料层的方法包括溶胶凝胶(So1-Gel)法、化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)或物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)。前述的半导体元件的制作方法，其中所述的半导体材料层填满开口，且牺牲材料层的上表面与半导体沟道层的上表面齐平。前述的半导体元件的制作方法，其中在形成源极时，源极更延伸覆盖牺牲层，而在移除暴露于源极之外的牺牲材料层后，形成牺牲层且牺牲层包覆半导体沟道层。前述的半导体元件的制作方法，其中在形成源极时，源极在基板上的正投影面积重叠并小于半导体沟道层在基板上的正投影面积，而在移除暴露于源极之外的牺牲材料层时，移除部份半导体材料层。前述的半导体元件的制作方法，其中所述的栅绝缘层包覆源极与半导体沟道层。前述的半导体元件的制作方法，其中所述的半导体沟道层的长度等于半导体沟道层的厚度。前述的半导体元件的制作方法，其中所述的源极在基板上的正投影面积重叠并小于漏极在基板上的正投影面积。前述的半导体元件的制作方法，其中所述的半导体元件的制作方法，更包括：在形成侧边栅极在栅绝缘层上之后，形成保护层以包覆侧边栅极、栅绝缘层、漏极与部分像素电极。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本专利技术半导体元件及其制作方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：基于上述，本专利技术的实施例的漏极、半导体沟道层以及源极依序垂直堆叠于基板上，因此半导体沟道层的沟道长度会等于半导体沟道层的厚度。相较于现有习知的受限于光刻解析度所形成的半导体沟道层而言，本专利技术的实施例的半导体沟道层的制作不受制造工艺限制且其沟道长度可有效减少。再者，由于半导体沟道层的沟道长度可相对于现有习知的技术具有较短的长度，因此本专利技术的实施例的半导体元件所需的操作电压可大幅降低。此外，本专利技术的实施例的驱动电流的流动方向与源极、半导体沟道层以及漏极的垂直堆叠方向相同，因此半导体沟道层中的电流不受晶界(grainbo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件，适于配置于基板上，其特征在于包括：像素电极，配置于该基板上；漏极，配置于该像素电极上，且暴露出部分该像素电极；半导体沟道层，配置于该漏极上；源极，配置于该半导体沟道层上；栅绝缘层，配置于该基板上，且至少包覆该源极并环绕该半导体沟道层；以及侧边栅极，配置于该栅绝缘层上，且沿着该栅绝缘层的至少一侧延伸覆盖于该基板上，其中部分该侧边栅极的延伸方向与该漏极、该半导体沟道层以及该源极的堆叠方向相同。

【技术特征摘要】
2012.12.05 TW 1011457131.一种半导体元件的制作方法，其特征在于包括：形成像素电极以及位于该像素电极上方的第一金属层在基板上；形成覆盖该基板与该第一金属层的牺牲材料层，其中该牺牲材料层具有开口，且该开口暴露出部分该第一金属层；形成半导体材料层在该开口内且覆盖该牺牲材料层，其中该半导体材料层覆盖被该开口所暴露出的部分该第一金属层，而位于该开口内的该半导体材料层定义为半导体沟道层；移除位于该牺牲材料层上的该半导体材料层，而暴露出该半导体沟道层的上表面；形成源极在该半导体沟道层的该上表面上；以该源极为刻蚀掩模，至少移除暴露于该源极之外的该牺牲材料层；形成栅绝缘层在该基板上，该栅绝缘层至少包覆该源极并环绕该半导体沟道层；以该栅绝缘层为刻蚀掩模，移除暴露于该栅绝缘层之外的该第一金属层而暴露出部分该像素电极，且定义出漏极；以及形成侧边栅极在该栅绝缘层上，该侧边栅极沿着该栅绝缘层的至少一侧延伸覆盖于该基板上，其中部分该侧边栅极的延伸方向与该漏极、该半导体沟道层以及该源极的堆叠方向相同。2.根据权利要求1所述的半导体元件的制作方法，其特征在于其中形成该半导体材料层的方法包括溶胶凝胶法、化学气相...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝纬洲，辛哲宏，
申请(专利权)人：元太科技工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71