一种具低热载子效应的半导体结构制造技术

本发明专利技术是关于一种具低热载子效应的半导体结构，尤指一种可减轻一具有此种半导体结构的晶体管于操作时的「热载子效应」的程度，且可延长一具有此晶体管的有机电激发光显示装置（ＯＬＥＤ）驱动集成电路的使用寿命的半导体结构。其包括：一基板；一金属层；一绝缘层；一具有一第一电阻值的第一半导体层，此第一半导体层是至少覆盖此绝缘层的部分表面；以及一具有一第二电阻值的第二半导体层，此第二半导体层是至少覆盖此第一半导体层的部分表面。其中，此第二半导体层的第二电阻值是大于此第一半导体层的第一电阻值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种具低热载子效应的半导体结构，尤指一种可减轻 一具有此种半导体结构的晶体管因长时间在高通道电场环境下操作所发生的热载子效应的程度，且可延长一具有此晶体管的有机电激发光显示装置(OLED)驱动集成电路的使用寿命的半导体结构。
技术介绍
近来，由于半导体结构的尺寸越来越小，发生「热载子效应」(hotcarrier effect)的机会也就越来越高。「热载子效应」是因为存在于一晶体管的通 道层两端之间的电位降过大，使得在此通道层中移动的带电粒子因获得 过大的能量而注入晶体管的栅极绝缘层或/和栅极绝缘层与通道界面，而 导致晶体管效能衰减的现象。 一般而言，「热载子效应」通常会发生在 通道层尺寸较小的次微米尺寸的晶体管中。但是，如果一晶体管需要提 供一定程度的工作电流(如位于一有机电激发光显示装置的驱动电路内的 晶体管需要较大的工作电流，才能驱动有机电激发光显示装置)的话，其 亦有可能发生于尺寸较大的晶体管内。而为了克服此一严重影响晶体管效能的「热载子效应」，目前业界 一般使用「轻掺杂漏极结构」(lightly doped drain, LDD)来抑制带电粒子在 一晶体管的通道层移动时所能获得的能量，而一具有轻掺杂漏极结构的 晶体管即如图1A所示。其中，此一具轻掺杂漏极结构的晶体管l包括玻 璃基板11、栅极绝缘层13、通道层14、轻掺杂漏极区域15、重掺杂漏极区域16、栅极电极层17及源极金属层(图中未示)。如图1A所示，此 一公知具轻掺杂漏极结构的晶体管是通过设置轻掺杂漏极区域15于通道 层14及重掺杂漏极区域16之间的方式，使得具有较高电阻值的轻掺杂 漏极区域15分担整个通道层14的接近漏极区域电位降(即存在于通道层 14之间的电位降)。如此，原先存在于重掺杂漏极区域16与栅极电极层(图 中未示)之间的电位降便因而减弱，且使得带电粒子无法获得过高的能量 以发生「热载子效应J 。但是，由于轻掺杂漏极区域15的掺杂浓度虽然已较重掺杂漏极区域 16的掺杂浓度为低，但其掺杂浓度事实上仍与通道层14的杂质浓度相差 很大。所以，由于存在于通道层14与重掺杂漏极区域16之间的电位降(即 存在于轻掺杂漏极区域15两端之间的电位降)而减少的「横向通道电场」 数值非常有限。因此，公知的具轻掺杂漏极结构的晶体管并无法彻底去 除「热载子效应」发生的机率。此外，比较参考文献(Tomohisa Mizuno， Shizuo Sawada， Yoshikazu Saitoh, and Takeshi Tanaka， IEEE TRANSACTION ON ELECTRON DEVICES, VOL. 38， NO. 3, MARCH 1991)此参考文献的操作情况为Vgs = 3V， Vds = 6V),公知的具轻掺杂漏极结构的晶体管 的启动电流(on-current)在操作时间2000秒以后便降至其初始值的98%以 下，此一现象显示出此一公知的具轻掺杂漏极结构的晶体管的效能已因 「热载子效应」的发生而受到影响。此外，由于轻掺杂漏极区域15及重掺杂漏极区域16是于水平方向 上排列(如图1A所示)，所以公知的具轻掺杂漏极结构的晶体管必须占据 较大的平面(基板)面积。因为该制程需使用到为数不少的光罩及昂贵的离 子布植制程，公知的具轻掺杂漏极结构的晶体管的制造成本根本无法降 低，且其制程合格率也无法提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，根据业界需要，公开一种制 程简单、可彻底根除「热载子效应」对于晶体管性能的影响、且可应用 于高电流环境的半导体结构，以应用于如有机电激发光显示装置的驱动 电路内。本专利技术的具低热载子效应的半导体结构，包括 一基板； 一金属层， 此金属层是至少形成于此基板的部分表面； 一绝缘层，此绝缘层是至少 形成于此基板的部分表面，且覆盖此金属层的表面； 一具有一第一电阻 值的第一半导体层，此第一半导体层是至少覆盖此绝缘层的部分表面； 以及一具有一第二电阻值的第二半导体层，此第二半导体层是至少覆盖 此第一半导体层的部分表面；其中，此第二半导体层的第二电阻值是大 于此第一半导体层的第一电阻值。本专利技术的具低热载子效应的晶体管，包括 一基板； 一栅极金属层， 此栅极金属层是至少形成于此基板的部分表面； 一绝缘层，此绝缘层是 至少形成于此基板的部分表面，且覆盖此栅极金属层的表面； 一具有一 第一电阻值的第一半导体层，此第一半导体层是至少覆盖此绝缘层的部 分表面； 一具有一第二电阻值的第二半导体层，此第二半导体层是至少 覆盖此第一半导体层的部分表面； 一重掺杂半导体层，此重掺杂半导体 层是覆盖此第二半导体层的部分表面，且具有一第一上表面与一第二上 表面； 一源极金属层，此源极金属层是形成于此重掺杂半导体层的第一 上表面；以及一漏极金属层，此漏极金属层是形成于此重掺杂半导体层 的第二上表面；其中，此第二半导体层的第二电阻值是大于此第一半导 体层的第一电阻值。因此，通过将一具有较高电阻值的第二半导体层(或称为高阻值补偿 层)形成于一具有较低电阻值的第一半导体层(或称通道层)的上表面的方 式， 一具有本专利技术的具低热载子效应的半导体结构的晶体管于操作时， 其大部分的「漏极/源极电位降」(即存在于漏极与源极之间的电位降)便 分配于具有较高电阻值的第二半导体层(高阻值补偿层)内。意即，此晶体 管的第一半导体层(通道层)所分配到的「漏极/源极电位降」的比例较少。 所以，即便此一具有本专利技术的具低热载子效应的半导体结构的晶体管长 时间地处于一 「高电流」的操作环境中(如位于一有机电激发光显示装置 的驱动集成电路内)，在其第一半导体层(通道层)内移动的带电粒子所能 得到的动能有限。因此，此具有本专利技术的具低热载子效应的半导体结构 的晶体管因其带电粒子得到高能量而造成的「热载子效应」的程度便可 大幅减低，且使此电子组件(晶体管)的使用寿命可进一步地延长。本专利技术的具低热载子效应的半导体结构可具有任何材质的金属层， 其材质较佳为铝、铝合金、钼、钼钨合金、铬、铜、镍、金、银或钛。 本专利技术的具低热载子效应的半导体结构的第一半导体层可利用任何方式形成，其较佳以电浆辅助化学气象沉积(PECVD)方式或化学气象沉积 (CVD)方式形成。本专利技术的具低热载子效应的半导体结构的第二半导体层 可利用任何方式形成，其较佳以电浆辅助化学气象沉积(PECVD)方式或 化学气象沉积(CVD)方式形成。本专利技术的具低热载子效应的半导体结构的 第二半导体层可具有任何数值的第二电阻值，此第二电阻值较佳为第一 半导体层的第一电阻值的102倍至109倍，此第二电阻值最佳为第一半 导体层的第一电阻值的105倍。本专利技术的具低热载子效应的半导体结构 可位于任何种类的集成电路中，其较佳位于一有机电激发光显示装置 (OLED)的驱动集成电路中。本专利技术的具低热载子效应的晶体管可具有任何材质的栅极金属层， 其材质较佳为铝、铝合金、钼、钼钨合金、铬、铜、镍、金、银或钛。 本专利技术的具低热载子效应的晶体管可具有任何材质的源极金属层，其材 质较佳为铝、铝合金、钼、钼钨合金、铬、铜、镍、金、银或钛。本发 明的具低热载子效应的晶体管可具有任何材质的漏极金属层，其材质较 佳为铝、铝合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具低热载子效应的半导体结构，其特征在于，包括：一基板；一金属层，该金属层是至少形成于该基板的部分表面；一绝缘层，该绝缘层是至少形成于该基板的部分表面，且覆盖该金属层的表面；一具有一第一电阻值的第一半导体层 ，该第一半导体层是至少覆盖该绝缘层的部分表面；以及一具有一第二电阻值的第二半导体层，该第二半导体层是至少覆盖该第一半导体层的部分表面；其中，该第二半导体层的第二电阻值是大于该第一半导体层的第一电阻值。

【技术特征摘要】
1.一种具低热载子效应的半导体结构，其特征在于，包括一基板；一金属层，该金属层是至少形成于该基板的部分表面；一绝缘层，该绝缘层是至少形成于该基板的部分表面，且覆盖该金属层的表面；一具有一第一电阻值的第一半导体层，该第一半导体层是至少覆盖该绝缘层的部分表面；以及一具有一第二电阻值的第二半导体层，该第二半导体层是至少覆盖该第一半导体层的部分表面；其中，该第二半导体层的第二电阻值是大于该第一半导体层的第一电阻值。2. 如权利要求l所述的半导体结构，其特征在于，所述该金属层的 材质为铝。3. 如权利要求l所述的半导体结构，其特征在于，所述该第一半导 体层是以电浆辅助化学气象沉积方式形成。4. 如权利要求l所述的半导体结构，其特征在于，所述该第二半导 体层是以电浆辅助化学气象沉积方式形成。5. 如权利要求l所述的半导体结构，其特征在于，所述该半导体结 构是位于一有机电激发光显示装置的驱动集成电路中。6. 如权利要求l所述的半导体结构，其特征在于，所述该第二电阻 值是为该第一电阻值的102倍至109倍。7. 如权利要求l所述的半导体结构，其特征在于，所述该第二半导 体层是覆盖该第一半导体层的上表面。8. —种具低热载子效应的晶体管，其特征在于，包括- 一基板；一栅极金属层，该栅极金属层是至少形成于该基板的部分表面； 一绝缘层，该绝缘层是至少形成于该基板的部分表面，且覆盖该栅 极金属层的表面；一具有一第一电阻值的第一半导体层，该第一半导体层是至少覆盖 该绝缘层的部分表面；一具有一第二电阻值的第二半导体层，该第二半导体层是至少覆盖 该第一半导体层的部分表面；一重掺杂半导体层，该重掺杂半导体层是覆盖该第二半导体层的部 分表面，且具有一第一上表面与一第二上表面；一源极金属层，该源极金属层是形成于该重掺杂半导体层的第一上 表面；以及一漏极金属层，该漏极金属层是形成于该重掺杂半导体层的第二上 表面；其中，该第二半导体层的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：林炯，李建锋，陈易良，
申请(专利权)人：大同股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]