縱向晶體管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種縱向晶體管及其制造方法。制造方法包括：在基板上形成第一圖案化導電層；在第一圖案化導電層上形成圖案化金屬氧化物層，圖案化金屬氧化物層包括第一圖案化絕緣層、第二圖案化絕緣層以及第二圖案化導電層；形成半導體層；形成第三圖案化導電層。第一圖案化絕緣層、第二圖案化絕緣層以及第二圖案化導電層以同一金屬氧化物材料形成，且第二圖案化導電層的氧濃度與第一圖案化絕緣層以及第二圖案化絕緣層的氧濃度不同。
【專利說明】縱向晶體管及其制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子元件及其制造方法。尤其涉及一種縱向晶體管及其制造方法。

【背景技術】
[0002]隨著電子科技的快速進展，晶體管已被廣泛地應用在各式電子裝置中，如電腦、移動電話或顯示器等。
[0003]在典型的平面晶體管(planar transistor)的工藝過程中，晶體管的通道長度(channel length)受限于機臺的能力，故無法被進一步地縮小。如此一來,將使晶體管的特性(例如是驅(qū)動電流(drive current))無法進一步獲得提升，并使得應用此晶體管的電子裝置的操作速度因而受限。
[0004]因此，如何進一步縮小晶體管的通道長度，以提升晶體管的特性為本領域中的重要議題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個方面提供一種縱向晶體管的制造方法。根據(jù)本發(fā)明一實施例，該制造方法包括:在基板上形成第一圖案化導電層；在該第一圖案化導電層上形成圖案化金屬氧化物層，該圖案化金屬氧化物層包括第一圖案化絕緣層、第二圖案化絕緣層以及第二圖案化導電層，該第二圖案化導電層介于該第一圖案化絕緣層與該第二圖案化絕緣層之間；形成半導體層；以及形成第三圖案化導電層，其中該半導體層位于該第一圖案化導電層與該第三圖案化導電層之間，其中該第一圖案化絕緣層、該第二圖案化絕緣層以及該第二圖案化導電層以同一金屬氧化物材料形成，且該第二圖案化導電層的氧濃度與該第一圖案化絕緣層以及該第二圖案化絕緣層的氧濃度不同。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一實施例，在該第一圖案化導電層上形成該圖案化金屬氧化物層的步驟包括:在第一氧流量(flow rate of oxygen)下,在該第一圖案化導電層上形成第一絕緣材料層；在第二氧流量下，在該第一絕緣材料層上形成導電材料層；在第三氧流量下，在該導電材料層上形成第二絕緣材料層，其中該第二氧流量不同于該第一氧流量與該第三氧流量；以及圖案化該第一絕緣材料層、該導電材料層以及該第二絕緣材料層，以分別形成該第一圖案化絕緣層、該第二圖案化導電層以及該第二圖案化絕緣層。
[0007]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該第二圖案化導電層的氧濃度低于該第一圖案化絕緣層與該第二圖案化絕緣層的氧濃度。
[0008]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該第二圖案化導電層的氧濃度介于0%至2%之間，且該第一圖案化絕緣層與該第二圖案化絕緣層的氧濃度大于5%。
[0009]本發(fā)明的另一個方面提供一種縱向晶體管。根據(jù)本發(fā)明一實施例，該縱向晶體管包括第一圖案化導電層、圖案化金屬氧化物層、半導體層以及第三圖案化導電層。該第一圖案化導電層形成于基板上。該圖案化金屬氧化物層形成于該第一圖案化導電層上。該圖案化金屬氧化物層包括第一圖案化絕緣層、第二圖案化絕緣層以及第二圖案化導電層。該第二圖案化導電層介于該第一圖案化絕緣層以及該第二圖案化絕緣層之間。該半導體層位于該第一圖案化導電層與該第三圖案化導電層之間。該第一圖案化絕緣層、該第二圖案化絕緣層以及該第二圖案化導電層以同一金屬氧化物材料形成，且該第二圖案化導電層的氧濃度與該第一圖案化絕緣層以及該第二圖案化絕緣層的氧濃度不同。
[0010]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該第二圖案化導電層的氧濃度低于該第一圖案化絕緣層與該第二圖案化絕緣層的氧濃度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該第二圖案化導電層的氧濃度介于0%至2%之間，且該第一圖案化絕緣層與該第二圖案化絕緣層的氧濃度大于5%。
[0012]本發(fā)明的另一個方面提供一種縱向晶體管的制造方法。根據(jù)本發(fā)明一實施例，該制造方法包括:在基板上形成圖案化金屬氧化物層，該圖案化金屬氧化物層包括第一圖案化導電層以及第一圖案化絕緣層；在該第一圖案化絕緣層上形成圖案化金屬層，該圖案化金屬層包括第二圖案化導電層與第二圖案化絕緣層，其中該第二圖案化導電層位于該第一圖案化絕緣層上，且該第二圖案化絕緣層位于該第二圖案化導電層上；形成半導體層；以及形成第三圖案化導電層，其中該半導體層位于該圖案化金屬氧化物層與該第三圖案化導電層之間。該第一圖案化導電層以及該第一圖案化絕緣層以同一金屬氧化物材料形成，且該第一圖案化導電層的氧濃度與該第一圖案化絕緣層的氧濃度不同。
[0013]根據(jù)本發(fā)明一實施例，在該基板上形成該圖案化金屬氧化物層的步驟包括:在第一氧流量下，在該基板上形成導電材料層；在第二氧流量下，在該導電材料層上形成絕緣材料層，其中該第二氧流量不同于該第一氧流量；以及圖案化該導電材料層以及該絕緣材料層，以分別形成該第一圖案化導電層以及該第一圖案化絕緣層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該第一圖案化導電層的氧濃度低于該第一圖案化絕緣層的氧濃度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該第一圖案化絕緣層的氧濃度大于5%，且該第一圖案化導電層的氧濃度介于0%至2%之間。
[0016]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中形成該圖案化金屬層的步驟包括:在該第一圖案化絕緣層上形成金屬材料層；圖案化該金屬材料層，以形成該第二圖案化導電層，并暴露該第一圖案化絕緣層的對應區(qū)域；鈍化(passivate)圖案化后的該金屬材料層的表層，以形成該第二圖案化絕緣層；以及在圖案化該金屬材料層的過程中及/或在鈍化圖案化后的該金屬材料層的該表層的過程中，降低該第一圖案化絕緣層的該對應區(qū)域的氧濃度。
[0017]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中圖案化該金屬材料層的步驟還包括:干蝕刻該金屬材料層，并在干蝕刻該金屬材料層的過程中，降低該第一圖案化絕緣層的該對應區(qū)域的氧濃度。
[0018]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中鈍化圖案化后的該金屬材料層的該表層的步驟還包括:氮化圖案化后的該金屬材料層的該表層，并在氮化圖案化后的該金屬材料層的該表層的過程中，降低該第一圖案化絕緣層的該對應區(qū)域的氧濃度。
[0019]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中形成該圖案化金屬層的步驟包括:在該第一圖案化絕緣層上形成金屬材料層；鈍化該金屬材料層的表層；圖案化具有鈍化后的該表層的該金屬材料層，以形成該第二圖案化導電層與該第二圖案化絕緣層，并暴露該第一圖案化絕緣層的對應區(qū)域；以及在圖案化該金屬材料層的過程中，降低該第一圖案化絕緣層的該對應區(qū)域的氧濃度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中圖案化具有鈍化后的該表層的該金屬材料層的步驟包括:干蝕刻具有鈍化后的該表層的該金屬材料層，并在干蝕刻具有鈍化后的該表層的該金屬材料層的過程中降低該第一圖案化絕緣層的該對應區(qū)域的氧濃度。
[0021 ] 本發(fā)明的又一個方面提供了一種縱向晶體管。根據(jù)本發(fā)明一實施例，該縱向晶體管包括:圖案化金屬氧化物層、圖案化金屬層、半導體層以及第三圖案化導電層。該圖案化金屬氧化物層形成于基板上。該圖案化金屬氧化物層包括第一圖案化導電層以及第一圖案化絕緣層。該圖案化金屬層形成于該第一圖案化絕緣層上。該圖案化金屬層包括第二圖案化導電層以及第二圖案化絕緣層。該第二圖案化導電層位于該第一圖案化絕緣層上。該第二圖案化絕緣層位于該第二圖案化導電層上。該半導體層位于該圖案化金屬氧化物層與該第三圖案化導電層之間。該第一圖案化導電層以及該第一圖案化絕緣層以同一金屬氧化物材料形成，且該第一圖案化導電層的氧濃度與該第一圖案化絕緣層的氧濃度不同。
[0022]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該第一圖案化導電層的氧濃度低于該第一圖案化絕緣層的氧濃度。
[0023]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該第一圖案化絕緣層的氧濃度大于5%，且該第一圖案化導電層的氧濃度介于0%至2%之間。
[0024]根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中該圖案化金屬氧化物層還包括延伸導電層。該延伸導電層形成于該第一圖案化導電層上，并接觸該第一圖案化絕緣層。該延伸導電層是以相同于形成該第一圖案化導電層與該第一圖案化絕緣層的金屬氧化物材料所形成的，且該延伸導電層的氧濃度低于該第一圖案化絕緣層的氧濃度。
[0025]綜上所述，通過應用上述的實施例，可實現(xiàn)一種縱向晶體管?？v向晶體管的通道長度(例如是第一圖案化導電層與第三圖案化導電層的間距)主要由半導體層的厚度決定，故可被有效縮短。此外，由于金屬氧化物具有在不同氧濃度下可分別為導體與絕緣體的特性，故通過采用具有不同氧濃度的金屬氧化物形成縱向晶體管的導電層與絕緣層，可簡化縱向晶體管的工藝過程，以提高縱向晶體管的制造效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1a至圖1c為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的一種縱向晶體管的制作流程的示意圖；
[0027]圖2a至圖2d為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的縱向晶體管的制作流程的示意圖；以及
[0028]圖3a至圖3b為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的縱向晶體管的制作流程的示意圖。

【具體實施方式】
[0029]以下將以附圖及詳細敘述清楚說明本發(fā)明公開技術內(nèi)容的精神，任何所屬【技術領域】中具有通常知識的人員在了解本發(fā)明公開技術內(nèi)容的較佳實施例后，當可由本發(fā)明公開技術內(nèi)容所教示的技術，加以改變及修飾，其并不脫離本發(fā)明公開技術內(nèi)容的精神與范圍。
[0030]關于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發(fā)明，其僅為了區(qū)別以相同技術用語描述的元件或操作。
[0031]關于本文中所使用的方向用語，例如:上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。
[0032]關于本文中所使用的“形成于…上”、“位于…上”等等，可指元件直接或間接地形成于或位于另一兀件之上。
[0033]關于本文中所使用的“及/或”，是包括所述事物的任一或全部組合。
[0034]關于本文中所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此公開的內(nèi)容中與特殊內(nèi)容中的平常意義。某些用以描述本技術方案的用詞將在下文或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本技術方案的描述上額外的引導。
[0035]本發(fā)明的一實施方式為一種縱向晶體管的制造方法。本實施方式可包括以下第一、第二、第三實施例，但不以此為限。
[0036]第一實施例
[0037]圖1a至圖1c為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的一種縱向晶體管100的制作流程的示意圖。首先，如圖1a所示，在第一步驟中，可在基板110上形成第一圖案化導電層120。第一圖案化導電層120可包括縱向晶體管100的發(fā)射極(emitter electrode)?；?10可以是硬式基板或是可撓式基板。硬式基板可由玻璃、石英或硅晶圓等適當材質(zhì)所實現(xiàn)。可撓式基板可由塑膠、金屬箔(metal foil)或紙等適當材質(zhì)所實現(xiàn)。第一圖案化導電層120可由金屬、復合金屬、金屬膠材、透明導電氧化物、導電高分子及/或其它適當導電材料所實現(xiàn)。第一圖案化導電層120可用物理氣相沉積(physical vapor deposit1n,PVD)工藝過程或印刷方式，如絲網(wǎng)印刷(screen printing)、噴墨印刷(inkjet printing)等方式所形成。
[0038]接著，如圖la、lb所示，在第二步驟中，可在第一圖案化導電層120上形成圖案化金屬氧化物層130。圖案化金屬氧化物層130可包括第一圖案化絕緣層132、第二圖案化導電層134以及第二圖案化絕緣層136。第一圖案化絕緣層132可包括縱向晶體管100的基極(base electrode)的第一絕緣層,位于基極之下,第二圖案化導電層134可包括縱向晶體管100的基極。第二圖案化絕緣層136可包括縱向晶體管100的基極的第二絕緣層，位于基極之上。
[0039]在本實施例中，形成圖案化金屬氧化物層130的步驟可包括以下兩個步驟。首先，在第一圖案化導電層120上形成金屬氧化物材料層130a。其中金屬氧化物材料層130a包括第一絕緣材料層132a、導電材料層134a以及第二絕緣材料層136a。接著，圖案化金屬氧化物材料層130a中的第一絕緣材料層132a、導電材料層134a以及第二絕緣材料層136a，以分別形成第一圖案化絕緣層132、第二圖案化導電層134以及第二圖案化絕緣層136。金屬氧化物材料層130a可用物理氣相沉積工藝過程所形成。圖案化金屬氧化物層130可通過對金屬氧化物材料層130a進行光刻與蝕刻工藝過程形成。
[0040]由于金屬氧化物具有在高氧濃度(或稱氧含量)下為絕緣體，在低氧濃度下為導體的特性，故通過改變形成金屬氧化物材料層130a的制作過程中的氧流量(flow rate ofoxygen),可連續(xù)地形成(例如是沉積)金屬氧化物材料層130a中的第一絕緣材料層132a、導電材料層134a以及第二絕緣材料層136a。這樣，縱向晶體管100的工藝過程可被簡化。
[0041]在一實施例中，第一絕緣材料層132a在第一氧流量(例如是高氧流量，濃度范圍大于5%)下，形成于第一圖案化導電層120上。導電材料層134a在第二氧流量(例如是低氧流量，濃度范圍介于0%至2%之間)下，形成于第一絕緣材料層132a上。第二絕緣材料層136a在第三氧流量(例如是高氧流量，范圍與上述第一氧流量相同)下，形成于導電材料層134a上。
[0042]如此一來，第一圖案化絕緣層132、第二圖案化導電層134以及第二圖案化絕緣層136皆以同一金屬氧化物材料形成。第二圖案化導電層134的氧濃度與第一圖案化絕緣層132以及第二圖案化絕緣層136的氧濃度不同，也就是，第二圖案化導電層134的氧濃度低于第一圖案化絕緣層132以及第二圖案化絕緣層136的氧濃度。
[0043]在一實施例中，在第一圖案化絕緣層132、第二圖案化導電層134以及第二圖案化絕緣層136皆以氧化銦鎵鋅(Indium gallium zinc oxide, IGZO)形成的情況下,第一圖案化絕緣層132與第二圖案化絕緣層136的氧濃度大于5%，第二圖案化導電層134的氧濃度介于0%至2%之間。
[0044]此外，在本實施例中，舉例而言，第一圖案化絕緣層132、第二圖案化導電層134以及第二圖案化絕緣層136可用氧化銦鎵鋅、氧化銦鋅(Indium zinc oxide, IZO)、氧化鋅(zinc oxide, ZnO)等金屬氧化物材料所實現(xiàn)。
[0045]接著，如圖1c所示，在第三步驟中，可在第一圖案化導電層120以及第二圖案化絕緣層136上形成半導體層140，作為縱向晶體管100的半導體通道。半導體層140可用有機半導體材料所實現(xiàn)，例如，有機小分子、有機高分子、或有機小分子及有機高分子的混合物。
[0046]接著，在第四步驟中，可在半導體層140上形成第三圖案化導電層150，使得半導體層140位于第一圖案化導電層120與第三圖案化導電層150之間。第三圖案化導電層150可包括縱向晶體管100的集電極(collector electrode)。第三圖案化導電層150可由金屬、復合金屬、金屬膠材、透明導電氧化物、導電高分子及/或其它適當導電材料所實現(xiàn)。第三圖案化導電層150可用物理氣相沉積工藝過程或印刷方式，如絲網(wǎng)印刷(screenprinting)、噴墨印刷(inkjet printing)等方式所形成。
[0047]通過上述的制造方法，即可實現(xiàn)縱向晶體管100。相較于傳統(tǒng)的平面晶體管，縱向晶體管100的通道長度(例如是第一圖案化導電層120與第三圖案化導電層150的間距)主要由半導體層140的厚度決定，故可被有效縮短。此外，相較于用不同材料分別制備第一絕緣材料層132a、導電材料層134a以及第二絕緣材料層136a，通過采用具有不同氧濃度的同一金屬氧化物材料連續(xù)地形成第一絕緣材料層132a、導電材料層134a以及第二絕緣材料層136a，可簡化縱向晶體管100的工藝過程，并提高縱向晶體管100的制造效率。
[0048]第二實施例
[0049]圖2a至圖2d為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的縱向晶體管200的制作流程的示意圖。首先，如圖2a所示，在第一步驟中，在基板210上形成圖案化金屬氧化物層220。圖案化金屬氧化物層220包括第一圖案化導電層222以及第一圖案化絕緣層224。第一圖案化導電層222可包括縱向晶體管200的發(fā)射極。第一圖案化絕緣層224可包括縱向晶體管200的基極的第一絕緣層，位于基極之下。
[0050]在本實施例中，形成圖案化金屬氧化物層220的步驟可包括以下兩個步驟。首先，在基板210上形成金屬氧化物材料層，其中金屬氧化物材料層包括導電材料層以及絕緣材料層。接著，圖案化金屬氧化物材料層中的導電材料層以及絕緣材料層，以分別形成第一圖案化導電層222以及第一圖案化絕緣層224。金屬氧化物材料層可用物理氣相沉積工藝過程所形成。圖案化金屬氧化物層220可通過對金屬氧化物材料層進行蝕刻與光刻工藝過程形成。
[0051]由于金屬氧化物具有在高氧濃度下為絕緣體，在低氧濃度下為導體的特性，故通過改變形成金屬氧化物材料層的制作過程中的氧流量，可連續(xù)地形成(例如是沉積)金屬氧化物材料層中的導電材料層以及絕緣材料層。這樣，縱向晶體管200的工藝過程可被簡化。
[0052]在一實施例中，前述導電材料層在第一氧流量(例如是低氧流量，濃度范圍介于0%至2%之間)下，形成于基板210上。前述絕緣材料層在第二氧流量(例如是高氧流量，濃度范圍大于5%)下,形成于導電材料層上。
[0053]如此一來，第一圖案化導電層222以及第一圖案化絕緣層224皆以同一金屬氧化物材料形成。第一圖案化導電層222的氧濃度與第一圖案化絕緣層224的氧濃度不同，也就是，第一圖案化導電層222的氧濃度低于第一圖案化絕緣層224的氧濃度。
[0054]在一實施例中，在第一圖案化導電層222以及第一圖案化絕緣層224皆以氧化銦鎵鋅形成的情況下，第一圖案化導電層222的氧濃度介于0%至2%之間，第一圖案化絕緣層224的氧濃度大于5%。
[0055]此外，在本實施例中，舉例而言，第一圖案化導電層222以及第一圖案化絕緣層224可用氧化銦鎵鋅、氧化銦鋅、氧化鋅等金屬氧化物所實現(xiàn)。另一方面，基板210的材質(zhì)可參照第一實施例，在此不贅述。
[0056]接著，如圖2a_2c所示，在第二步驟中，在第一圖案化絕緣層224上形成圖案化金屬層230。圖案化金屬層230包括第二圖案化導電層232與第二圖案化絕緣層234。第二圖案化導電層232位于第一圖案化絕緣層224上，且第二圖案化絕緣層234位于第二圖案化導電層232上。
[0057]在本實施例中，第二圖案化導電層232包括縱向晶體管200的基極。第二圖案化絕緣層234包括縱向晶體管200的基極的第二絕緣層，位于基極之上。
[0058]具體而言，在本實施例中，形成圖案化金屬層230的步驟包括以下第一子步驟至第三子步驟。
[0059]首先，特別參照圖2a，在第一子步驟中，可在第一圖案化絕緣層224上形成金屬材料層230a。金屬材料層230a可包括表層(surface layer) SF以及里層(inner layer) IN。金屬材料層230a可用物理氣相沉積工藝過程所形成。
[0060]接著，特別參照圖2b，在第二子步驟中，可圖案化該金屬材料層230a，以形成圖案化后的金屬材料層230b，并暴露第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a。此時，圖案化后的金屬材料層230b的里層IN即是第二圖案化導電層232。圖案化金屬材料層230a的方式可通過光刻與蝕刻工藝過程。
[0061]而后，特別參照圖2c，在第三子步驟中，可鈍化(passivate)前述圖案化后的金屬材料層230b的表層SF，以形成第二圖案化絕緣層234。鈍化前述圖案化后的金屬材料層230b的表層SF的方式可以是氧化或氮化。
[0062]在本實施例中，在進行上述第二子步驟及/或第三子步驟的過程中，可降低第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a的氧濃度，以使對應區(qū)域224a由絕緣體轉化為導體，成為圖案化金屬氧化物層220中的延伸導電層260。
[0063]舉例而言，在上述第二子步驟中，可通過例如是等離子(plasma)干蝕刻金屬材料層230a，并在干蝕刻金屬材料層230a的過程中，通過等離子降低第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a的氧濃度，以使對應區(qū)域224a由絕緣體轉化為導體，成為延伸導電層260。
[0064]又舉例而言，在上述第三子步驟中，可氮化前述圖案化后的金屬材料層230b的表層SF，并在氮化前述圖案化后的金屬材料層230b的表層SF的過程中，降低第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a的氧濃度，以使對應區(qū)域224a成為延伸導電層260。
[0065]當注意到，在一實施例中，可先以等離子干蝕刻金屬材料層230a并接著再氮化圖案化后的金屬材料層230b的表層SF，以進一步降低第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a的氧濃度。
[0066]另一方面，由于延伸導電層260是由第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a轉化而成，因此延伸導電層260亦形成于第一圖案化導電層222上，并接觸第一圖案化絕緣層224。延伸導電層260是以相同于形成第一圖案化導電層222與第一圖案化絕緣層224的金屬氧化物材料所形成的，且延伸導電層260的氧濃度低于第一圖案化絕緣層224的氧濃度。
[0067]而后，參照圖2d，在第三步驟中，可在圖案化金屬氧化物層220中的延伸導電層260以及第二圖案化絕緣層234上形成半導體層240，作為縱向晶體管200的通道。接著，在第四步驟中，可在半導體層240上形成第三圖案化導電層250，亦即，半導體層240位于圖案化金屬氧化物層220與第三圖案化導電層250之間。第三圖案化導電層250可包括縱向晶體管200的集電極。關于以上形成半導體層240以及其中第三圖案化導電層250的細節(jié)可參照前一實施方式，在此不贅述。
[0068]通過上述的制造方法，即可實現(xiàn)縱向晶體管200。相較于傳統(tǒng)的平面晶體管，縱向晶體管200的通道長度(例如是延伸導電層260與第三圖案化導電層250的間距)主要由半導體層240的厚度決定，故可被有效縮短。此外，相較于用不同材料分別制備晶體管的導電層與絕緣層，通過上述的做法，可簡化縱向晶體管200的工藝過程，以提高縱向晶體管200的制造效率。
[0069]第三實施例
[0070]以下將通過第三實施例，提供縱向晶體管200的另一種制造方法。本實施例中的制造方法大致與第二實施例相似，不同之處僅在于形成圖案化金屬層230的步驟。故在以下段落中，相同的部分在此不贅述。
[0071]在本實施例中，形成圖案化金屬層230的步驟包括以下第一子步驟至第三子步驟。
[0072]首先，仍參照圖2a，在第一子步驟中，可在第一圖案化絕緣層224上形成金屬材料層230a。金屬材料層230a的具體細節(jié)可參照上述第二實施例，故在此不贅述。
[0073]接著，可參照圖3a，在第二子步驟中，可鈍化金屬材料層230a的表層SF，以形成具有鈍化后的表層SF的金屬材料層230c。鈍化金屬材料層230a的表層SF的方式可以是氧化或氮化。
[0074]而后，可參照圖3b，在第三子步驟中，可圖案化前述具有鈍化后的表層SF的金屬材料層230c，以形成第二圖案化導電層232與第二圖案化絕緣層234，并暴露第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a。在本子步驟中，第二圖案化導電層232是通過圖案化前述具有鈍化后的表層SF的金屬材料層230c的里層IN形成的，第二圖案化絕緣層234是通過圖案化前述具有鈍化后的表層SF的金屬材料層230c的表層SF形成的。
[0075]此外，在本實施例中，在圖案化前述具有鈍化后的表層SF的金屬材料層230c的過程中，可降低第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a的氧濃度。舉例而言，在上述第三子步驟中，可通過例如是等離子干蝕刻前述具有鈍化后的表層SF的金屬材料層230c，并在干蝕刻前述具有鈍化后的表層SF的金屬材料層230c的過程中，通過等離子降低第一圖案化絕緣層224的對應區(qū)域224a的氧濃度，以使對應區(qū)域224a由絕緣體轉化為導體，成為延伸導電層260。
[0076]通過上述的制造方法，即可以另一種方式實現(xiàn)縱向晶體管200。相較于用不同材料分別制備晶體管的導電層與絕緣層，通過上述的做法，可簡化縱向晶體管200的工藝過程，以提聞縱向晶體管200的制造效率。
[0077]綜上所述，本發(fā)明的實施方式提供一種縱向晶體管100/200的制造方法。制造方法包括以下步驟:在基板110/210上形成第一圖案化導電層120/222;在第一圖案化導電層120/222上形成第一圖案化絕緣層132/224 ;在第一圖案化絕緣層132/224上形成第二圖案化導電層134/232 ;在第二圖案化導電層134/232上形成第二圖案化絕緣層136/234 ;形成半導體層140/240 ;以及形成第三圖案化導電層150/250，其中半導體層140/240位于第一圖案化導電層120/222與第三圖案化導電層150/250之間。第一圖案化絕緣層132、第二圖案化絕緣層136以及第二圖案化導電層134以同一金屬氧化物材料形成，且第二圖案化導電層134的氧濃度與第一圖案化絕緣層132以及第二圖案化絕緣層136的氧濃度不同；或者第一圖案化導電層222以及第一圖案化絕緣層224以同一金屬氧化物材料形成，且第一圖案化導電層222的氧濃度與第一圖案化絕緣層224的氧濃度不同。
[0078]通過如上的方法，可提高縱向晶體管100/200的制造效率。
[0079]另一方面，本發(fā)明的另一實施方式提供了圖1c中所示的縱向晶體管100。縱向晶體管100包括基板110、第一圖案化導電層120、圖案化金屬氧化物層130、半導體層140以及第三圖案化導電層150。第一圖案化導電層120形成于基板110上。圖案化金屬氧化物層130形成于第一圖案化導電層120上。圖案化金屬氧化物層130包括第一圖案化絕緣層132、第二圖案化絕緣層136以及第二圖案化導電層134。第二圖案化導電層134介于第一圖案化絕緣層132以及第二圖案化絕緣層136之間。半導體層140位于第一圖案化導電層120與第三圖案化導電層150之間。第一圖案化絕緣層132、第二圖案化絕緣層136以及第二圖案化導電層134以同一金屬氧化物材料形成，且第二圖案化導電層134的氧濃度與第一圖案化絕緣層132以及第二圖案化絕緣層136的氧濃度不同。本實施方式中的具體細節(jié)可參照上述第一實施例，在此不贅述。
[0080]此外，本發(fā)明的又一實施方式中的另一實施例提供圖2d中所示的縱向晶體管200?？v向晶體管200包括基板210、圖案化金屬氧化物層220、圖案化金屬層230、半導體層240以及第三圖案化導電層250。圖案化金屬氧化物層220形成于基板210上。圖案化金屬氧化物層220包括第一圖案化導電層222以及第一圖案化絕緣層224。圖案化金屬層230形成于第一圖案化絕緣層224上。圖案化金屬層230包括第二圖案化導電層232以及第二圖案化絕緣層234。第二圖案化導電層232位于第一圖案化絕緣層224上。第二圖案化絕緣層234位于第二圖案化導電層232上。半導體層240位于圖案化金屬氧化物層220與第三圖案化導電層250之間。第一圖案化導電層222以及第一圖案化絕緣層224以同一金屬氧化物材料形成，且第一圖案化導電層222的氧濃度與第一圖案化絕緣層224的氧濃度不同。本實施方式中的具體細節(jié)可參照上述第二實施例或第三實施例，在此不贅述。
[0081]雖然本發(fā)明已經(jīng)以實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種變動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種縱向晶體管的制造方法，其特征在于，包括: 在基板上形成第一圖案化導電層； 在上述第一圖案化導電層上形成圖案化金屬氧化物層，該圖案化金屬氧化物層包括第一圖案化絕緣層、第二圖案化絕緣層以及第二圖案化導電層，該第二圖案化導電層介于該第一圖案化絕緣層與該第二圖案化絕緣層之間； 形成半導體層；以及 形成第三圖案化導電層，其中上述半導體層位于上述第一圖案化導電層與該第三圖案化導電層之間， 其中上述第一圖案化絕緣層、上述第二圖案化絕緣層以及上述第二圖案化導電層以同一金屬氧化物材料形成，且上述第二圖案化導電層的氧濃度與上述第一圖案化絕緣層以及上述第二圖案化絕緣層的氧濃度不同。
2.如權利要求1所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中在所述第一圖案化導電層上形成所述圖案化金屬氧化物層的步驟包括: 在第一氧流量下，在所述第一圖案化導電層上形成第一絕緣材料層； 在第二氧流量下，在上述第一絕緣材料層上形成導電材料層； 在第三氧流量下，在上述導電材料層上形成第二絕緣材料層，其中上述第二氧流量不同于上述第一氧流量與該第三氧流量；以及 圖案化上述第一絕緣材料層、上述導電材料層以及上述第二絕緣材料層，以分別形成所述第一圖案化絕緣層、所述第二圖案化導電層以及所述第二圖案化絕緣層。
3.如權利要求1所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中所述第二圖案化導電層的氧濃度低于所述第一圖案化絕緣層與所述第二圖案化絕緣層的氧濃度。
4.如權利要求1所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中所述第二圖案化導電層的氧濃度介于0%至2%之間，且所述第一圖案化絕緣層與所述第二圖案化絕緣層的氧濃度大于5%。
5.一種縱向晶體管，其特征在于，包括: 基板； 第一圖案化導電層，其形成于上述基板上； 圖案化金屬氧化物層，其形成于上述第一圖案化導電層上，包括第一圖案化絕緣層、第二圖案化絕緣層以及第二圖案化導電層，該第二圖案化導電層介于該第一圖案化絕緣層與該第二圖案化絕緣層之間； 半導體層；以及 第三圖案化導電層，其中上述半導體層位于上述第一圖案化導電層與該第三圖案化導電層之間， 其中上述第一圖案化絕緣層、上述第二圖案化絕緣層以及上述第二圖案化導電層以同一金屬氧化物材料形成，且上述第二圖案化導電層的氧濃度與上述第一圖案化絕緣層以及上述第二圖案化絕緣層的氧濃度不同。
6.如權利要求5所述的縱向晶體管，其特征在于，其中所述第二圖案化導電層的氧濃度低于所述第一圖案化絕緣層與所述第二圖案化絕緣層的氧濃度。
7.如權利要求5所述的縱向晶體管，其特征在于，其中所述第二圖案化導電層的氧濃度介于0%至2%之間，且所述第一圖案化絕緣層與所述第二圖案化絕緣層的氧濃度大于5%。
8.一種縱向晶體管的制造方法，其特征在于，包括: 在基板上形成圖案化金屬氧化物層，該圖案化金屬氧化物層包括第一圖案化導電層以及第一圖案化絕緣層； 在上述第一圖案化絕緣層上形成圖案化金屬層，該圖案化金屬層包括第二圖案化導電層與第二圖案化絕緣層，其中該第二圖案化導電層位于上述第一圖案化絕緣層上，且該第二圖案化絕緣層位于該第二圖案化導電層上； 形成半導體層；以及 形成第三圖案化導電層，其中上述半導體層位于上述圖案化金屬氧化物層與該第三圖案化導電層之間， 其中上述第一圖案化導電層以及上述第一圖案化絕緣層以同一金屬氧化物材料形成，且上述第一圖案化導電層的氧濃度與上述第一圖案化絕緣層的氧濃度不同。
9.如權利要求8所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中在所述基板上形成所述圖案化金屬氧化物層的步驟包括: 在第一氧流量下，在所述基板上形成導電材料層； 在第二氧流量下，在上述導電材料層上形成絕緣材料層，其中該第二氧流量不同于上述第一氧流量；以及 圖案化上述導電材料層以及上述絕緣材料層，以分別形成所述第一圖案化導電層以及所述第一圖案化絕緣層。
10.如權利要求8所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中所述第一圖案化導電層的氧濃度低于所述第一圖案化絕緣層的氧濃度。
11.如權利要求8所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中所述第一圖案化絕緣層的氧濃度大于5%，且所述第一圖案化導電層的氧濃度介于0%至2%之間。
12.如權利要求8所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中形成所述圖案化金屬層的步驟包括: 在所述第一圖案化絕緣層上形成金屬材料層； 圖案化上述金屬材料層，以形成所述第二圖案化導電層，并暴露所述第一圖案化絕緣層的對應區(qū)域；鈍化圖案化后的上述金屬材料層的表層，以形成所述第二圖案化絕緣層；以及 在圖案化上述金屬材料層的過程中及/或在鈍化圖案化后的上述金屬材料層的上述表層的過程中，降低所述第一圖案化絕緣層的上述對應區(qū)域的氧濃度。
13.如權利要求12所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中圖案化所述金屬材料層的步驟還包括: 干蝕刻所述金屬材料層，并在干蝕刻所述金屬材料層的過程中，降低所述第一圖案化絕緣層的所述對應區(qū)域的氧濃度。
14.如權利要求12所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中鈍化圖案化后的所述金屬材料層的所述表層的步驟還包括: 氮化圖案化后的所述金屬材料層的所述表層，并在氮化圖案化后的所述金屬材料層的所述表層的過程中，降低所述第一圖案化絕緣層的所述對應區(qū)域的氧濃度。
15.如權利要求8所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中形成所述圖案化金屬層的步驟包括: 在所述第一圖案化絕緣層上形成金屬材料層； 鈍化上述金屬材料層的表層； 圖案化具有鈍化后的上述表層的上述金屬材料層，以形成所述第二圖案化導電層與所述第二圖案化絕緣層，并暴露所述第一圖案化絕緣層的對應區(qū)域；以及 在圖案化上述金屬材料層的過程中，降低所述第一圖案化絕緣層的上述對應區(qū)域的氧濃度。
16.如權利要求15所述的縱向晶體管的制造方法，其特征在于，其中圖案化具有鈍化后的所述表層的所述金屬材料層的步驟包括: 干蝕刻具有鈍化后的所述表層的所述金屬材料層，并在干蝕刻具有鈍化后的所述表層的所述金屬材料層的過程中降低所述第一圖案化絕緣層的所述對應區(qū)域的氧濃度。
17.一種縱向晶體管，其特征在于，包括: 圖案化金屬氧化物層，其形成于基板上，該圖案化金屬氧化物層包括第一圖案化導電層以及第一圖案化絕緣層； 圖案化金屬層，其形成于上述第一圖案化絕緣層上，該圖案化金屬層包括: 第二圖案化導電層，其位于上述第一圖案化絕緣層上； 第二圖案化絕緣層，其位于上述第二圖案化導電層上； 半導體層；以及 第三圖案化導電層，其中上述半導體層位于上述圖案化金屬氧化物層與該第三圖案化導電層之間， 其中上述第一圖案化導電層以及上述第一圖案化絕緣層以同一金屬氧化物材料形成，且上述第一圖案化導電層的氧濃度與上述第一圖案化絕緣層的氧濃度不同。
18.如權利要求17所述的縱向晶體管，其特征在于，其中所述第一圖案化導電層的氧濃度低于所述第一圖案化絕緣層的氧濃度。
19.如權利要求17所述的縱向晶體管，其特征在于，其中所述第一圖案化絕緣層的氧濃度大于5%，且所述第一圖案化導電層的氧濃度介于0%至2%之間。
20.如權利要求17所述的縱向晶體管，其特征在于，其中所述圖案化金屬氧化物層還包括: 延伸導電層，其形成于所述第一圖案化導電層上，接觸所述第一圖案化絕緣層，該延伸導電層是以相同于形成所述第一圖案化導電層與所述第一圖案化絕緣層的金屬氧化物材料所形成的，且該延伸導電層的氧濃度低于所述第一圖案化絕緣層的氧濃度。
【文檔編號】H01L29/78GK104465390SQ201310565481
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年9月13日
【發(fā)明者】葉佳俊, 陳蔚宗, 徐振航, 辛哲宏 申請人:元太科技工業(yè)股份有限公司