近场通讯感测装置的制作方法

本发明是关于一种近场通讯感测装置。

背景技术：

近场通讯(Near Field Communication；NFC)是在无线射频识别(Radio Frequency Identification；RFID)和互联技术基础上融合演变而来的一种新技术，是一种短距离无线通信技术标准。通过在终端设备上集成近场通讯晶片，从而实现使用终端设备进行小额电子支付、读取标签信息、进行点对点数据交换等功能，NFC技术受到了各通讯设备厂家的广泛关注。

然而，目前NFC装置主要在晶圆上制作，因此，使得NFC装置的使用受限于晶圆尺寸与材料。具体而言，晶圆的尺寸较小，可能较难同时制作NFC装置与其他元件(例如感测器)于晶圆上，不利NFC装置与其他元件的搭配。此外，晶圆材料可能会限制NFC装置的可挠性较差，而使NFC装置较难以在穿戴装置的领域上实现。

技术实现要素：

本发明的多个实施方式中，在非晶圆的基板上设置有双栅极薄膜晶体管以及顶栅型薄膜晶体管，除了能达到较佳的信号波型传递并符合NFC传输频率之外，相较于晶圆制作的装置，本发明的多个实施方式中的近场通讯感测装置不受晶圆尺寸与材料的限制。具体而言，非晶圆的基板对于量产的成本较低，而且非晶圆的基板能承载更多元件，因此具有量产上的优势。

根据本发明的部分实施方式，一种近场通讯感测装置包含感测器、模拟数字转换器、数字处理模块以及负载调变器。感测器设置于基板上，且用以测量一目标信息，其中基板不包含晶圆。模拟数字转换器设置于基板上，且电性连接感测器，用以将目标信息转换为数字信号，其中模拟数字转换器包含至少一双栅极薄膜晶体管。数字处理模块设置于基板上，且电性连接模拟数字转换器，用以将数字信号转换为输送信号，其中数字处理模块包含至少一顶栅型薄膜晶体管。负载调变器设置于基板上，且其接收输送信号，并将输送信号转换成一发射信号藉由第一天线发射出去给予外在装置。

于本发明的部分实施方式中，外在装置具有第二天线，第二天线接受发射信号。

于本发明的部分实施方式中，近场通讯感测装置更包含整流器，设置于基板上，以将外在信号转换为电力，以供给电力予感测器、模拟数字转换器以及数字处理模块。

于本发明的部分实施方式中，双栅极薄膜晶体管包含第一栅极、第二栅极、第一半导体层、第一源极以及第一漏极，其中第一半导体层夹设于第一栅极与第二栅极之间、第一源极与第一漏极分别与第一半导体层的二端连接。顶栅型薄膜晶体管包含第三栅极、第二半导体层、第二源极以及第二漏极，其中第二半导体层位于第三栅极之下，第二源极与第二漏极分别与第二半导体层的二端连接。第一半导体层与第一栅极之间夹设有第一栅极介电层，第一栅极介电层延伸至第二半导体层之下方，以使得第二半导体层位于第一栅极介电层上。第二半导体层与第三栅极之间夹设有第二栅极介电层。第一半导体层与第二栅极之间夹设有第三栅极介电层。近场通讯感测装置包含第一介电层，第一介电层覆盖第三栅极、第二半导体层与第一栅极介电层。

于本发明的部分实施方式中，第一半导体层与第二半导体层的材料为金属氧化物半导体材料。

于本发明的部分实施方式中，顶栅型薄膜晶体管的该第二半导体层具有一通道区，其中该通道区的长度小于或等于2微米且大于0。

于本发明的部分实施方式中，第二栅极位于该第三栅极介电层上方。

于本发明的部分实施方式中，第三栅极介电层覆盖该顶栅型薄膜晶体管。

于本发明的部分实施方式中，近场通讯感测装置更包括第二介电层，设置于第一半导体层上，且位于第一源极与第一漏极下方。

于本发明的部分实施方式中，近场通讯感测装置更包括保护层，覆盖第一介电层与第二栅极。

于本发明的部分实施方式中，近场通讯感测装置更包括第二介电层，位于第二栅极下方，且覆盖第一源极与第一漏极。

于本发明的部分实施方式中，近场通讯感测装置更包括第二介电层，覆盖第二栅极，且第一源极与第一漏极穿过第二介电层与第一半导体层接触。

于本发明的部分实施方式中，数字处理模块包含时脉产生器、数据码产生器以及编码器。数据码产生器与时脉产生器电性连接，以产生一数据信号，其中数据信号与数字信号合成为一合成信号。编码器与时脉产生器电性连接，用以将合成信号编码以产生输送信号，其中时脉产生器、数据码产生器以及编码器其中至少之一者具有顶栅型薄膜晶体管。

于本发明的部分实施方式中，模拟数字转换器包含放大器，其中放大器包含数个薄膜晶体管，薄膜晶体管其中至少一个为双栅极薄膜晶体管。

附图说明

图1为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置的方块示意图。

图2A为图1的近场通讯感测装置的模拟数字转换器的电路方块图。

图2B为图2A的模拟数字转换器的放大器的电路图。

图2C为图2A的模拟数字转换器的比较器的电路图。

图3A至图3H为根据本发明的部份实施方式制作近场通讯感测装置的多个薄膜晶体管的剖面示意图。

图4为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置的多个薄膜晶体管的剖面示意图。

图5为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置的多个薄膜晶体管的剖面示意图。

图6为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置的多个薄膜晶体管的剖面示意图。

图7为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置的多个薄膜晶体管的剖面示意图。

图8为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置的多个薄膜晶体管的剖面示意图。

其中，附图标记：

100：近场通讯感测装置 132：时脉产生器

101：基板 134：数据码产生器

102：阻障层 136：编码器

103：第一栅极 140：负载调变器

104：第一栅极介电层 150：第一天线

105a：第一半导体层 160：整流器

105b：第二半导体层 200：外在装置

106a：蚀刻停止层 210：第二天线

106b：第二栅极介电层 300：第三栅极介电层

107a：电极层 301：第二栅极

107b：第三栅极 302：保护层

107c：第一源极 S1～S3：线路

107d：第一漏极 A1：目标信息

107e：第二栅极 A2：数字信号

108a：第一介电层 A3：合成信号

108b：开口 A4：输送信号

108c：第二介电层 A5：发射信号

108d：开口 C1：时脉信号

109a：第二源极 C2：数据信号

109b：第二漏极 O1：外在信号

109c：第二栅极 DG：双栅极薄膜晶体管

109d：第一源极 TG：顶栅型薄膜晶体管

109e：第一漏极 V_in+：输入端

110：感测器 V_in-：输入端

120：模拟数字转换器 V_in：信号

122：放大器 V_ref：信号

122a～122e：薄膜晶体管 V_bias：偏压电位

124：比较器 V_BG1～V_BG5：栅极控制电位

124a～124f：薄膜晶体管 V_out：输出端

126：控制逻辑 V_DD：电压源

128：计数器

130：数字处理模块

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式为之。

图1为根据本发明的部分实施方式的近场通讯感测装置100的方块示意图。近场通讯感测装置100包含感测器110、模拟数字转换器(analog-to-digital convertor；ADC)120、数字处理模块130、负载调变器140、第一天线150。感测器110设置于基板101上，且用以测量一目标信息，其中基板101不包含晶圆，举例而言基板101材质可为玻璃、石英、陶瓷、金属、合金或聚亚酰胺(polyimide；PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate；PEN)、聚酰胺(polyamide；PA)等有机材料或其它合适的材料或上述至少两种材料的结合。模拟数字转换器120设置于基板101上，且电性连接感测器110，用以将目标信息A1转换为数字信号A2，其中模拟数字转换器120包含至少一双栅极薄膜晶体管。数字处理模块130设置于基板101上，且电性连接模拟数字转换器120，用以将数字信号A2转换为输送信号A4，其中数字处理模块130包含至少一顶栅型薄膜晶体管。负载调变器140设置于基板101上，且其接收输送信号A4，并将输送信号A4转换成一发射信号A5藉由第一天线150发射出去给予外在装置200。

本发明的多个实施方式中，双栅极薄膜晶体管的临界电压可以通过栅极电压操控，适用于容易受波形失真影响的模拟电路，例如模拟数字转换器120。顶栅型薄膜晶体管可以是自我对准薄膜晶体管，其通道长度(channel length)因受曝光遮罩所决定可以尽可能地缩小，可降低元件尺寸，有利于降低薄膜晶体管内的寄生电容并缩短信号延迟的时间，以符合国际标准化组织(ISO Standards)所规定的近场通讯(Near Field Communication；NFC)传输频率，适用于决定信号频率的数字处理模块130。据此，本发明的多个实施方式中，在非晶圆的基板101上设置有双栅极薄膜晶体管以及顶栅型薄膜晶体管，除了能达到较佳的信号波型传递并符合NFC传输频率之外，相较于晶圆制作的装置，本发明的多个实施方式中的近场通讯感测装置100不受晶圆尺寸与材料的限制。举例而言，通过本发明的多个实施方式的设计，可以制作较大基板的近场通讯感测装置100，而能承载较多元件。或者，通过本发明的多个实施方式的设计，可以在玻璃或塑胶上制作近场通讯感测装置100。更甚者，也可以在可挠性材料上制作近场通讯感测装置100。

以下进一步介绍近场通讯感测装置100与外在装置200内的元件，以说明其运作方式。

首先，近场通讯感测装置100中，感测器110可以是温度感测器、湿度感测器、心跳检测器、水质感测器、空气品质感测器等，用以测量各种目标信息，例如人的生理信息(如体温、心跳、血压、血糖)、物品或环境的信息(如温度、湿度、悬浮微粒指数)，以产生目标信息A1。举例而言，近场通讯感测装置100可以是穿戴装置，例如配戴于使用者手腕上的温度感测手环，藉由电子栅口感应使用者身上的温度感测手环，可以检测多个使用者的人体温度。

模拟数字转换器120可将来自感测器110的目标信息A1转换为数字信号A2。图2A为图1的近场通讯感测装置100的模拟数字转换器120的电路方块图。在此，模拟数字转换器120以双斜率型模拟数字转换器(dual-slope ADC)为例，模拟数字转换器120可包含放大器(amplifier)122、比较器(comparator)124、控制逻辑126以及计数器(counter)128。通过在不同时序导通线路S1、线路S2与线路S3，可以通过放大器122、比较器124、控制逻辑126、计数器128等，藉由积分方式将信号V_in(在此为目标信息A1)与信号V_ref转换为时间间隔，并以时间间隔表示数字信号(在此为数字信号A2)。

图2B为图2A的模拟数字转换器120的放大器122的电路图。同时参考图2A与图2B。于此，放大器122包含数个薄膜晶体管122a～122e，其中如图2B所示，放大器122的数个薄膜晶体管122a～122e中至少一个为双栅极薄膜晶体管，且双栅极薄膜晶体管包含两个栅极。本实施例，较佳为数个薄膜晶体管122a～122e皆为双栅极薄膜晶体管，但不限于此。其中，图2B中，双栅极薄膜晶体管的实心三角形的位置为双栅极薄膜晶体管的漏极。举例而言，薄膜晶体管122a的一栅极连接偏压电位V_bias，薄膜晶体管122a的另一栅极连接栅极控制电位V_BG1。薄膜晶体管122b的一栅极连接输入端V_in+，薄膜晶体管122b的另一栅极连接栅极控制电位V_BG2。薄膜晶体管122d的一栅极连接输入端V_in-，薄膜晶体管122d的另一栅极连接栅极控制电位V_BG2。薄膜晶体管122c的一栅极连接薄膜晶体管122b的源极，薄膜晶体管122c的另一栅极连接栅极控制电位V_BG3。薄膜晶体管122e的一栅极连接输出端V_out，薄膜晶体管122e的另一栅极连接电位V_BG3。此外，薄膜晶体管122a的源极连接薄膜晶体管122b的漏极与薄膜晶体管122d的漏极，且薄膜晶体管122a的漏极连接接地端;薄膜晶体管122b的源极连接薄膜晶体管122c的漏极;薄膜晶体管122d的源极连接至薄膜晶体管122e的漏极与输出端V_out;电压源VDD连接至薄膜晶体管122c的源极与薄膜晶体管122e的源极。至此，通过控制放大器122的数个薄膜晶体管122a～122e的栅极控制电位V_BG1～V_BG3，可以调整各个薄膜晶体管122a～122e的临界电压，藉以降低放大器122中容易失真的问题。

同样地，图2C为图2A的模拟数字转换器120的比较器124的电路图。同时参考图2A与图2B。于此，比较器124包含数个薄膜晶体管124a～124f，其中如图2B所示，比较器124的数个薄膜晶体管124a～124f中至少一个为双栅极薄膜晶体管，且双栅极薄膜晶体管包含两个栅极。本实施例，较佳为数个薄膜晶体管124a～124f皆为双栅极薄膜晶体管，但不限于此。其中，图2C中，双栅极薄膜晶体管的实心三角形的位置为双栅极薄膜晶体管的漏极。举例而言，薄膜晶体管124a的一栅极连接偏压电位V_bias，薄膜晶体管124a的另一栅极连接栅极控制电位V_BG1。薄膜晶体管124b的一栅极连接输入端V_in+，薄膜晶体管124b的另一栅极连接栅极控制电位V_BG2。薄膜晶体管124c的一栅极连接薄膜晶体管124b的源极，薄膜晶体管124c的另一栅极连接栅极控制电位V_BG3。薄膜晶体管124e的一栅极连接薄膜晶体管124d的源极、薄膜晶体管124e的漏极与薄膜晶体管124f的一栅极，而薄膜晶体管122e的另一栅极连接电位V_BG3。薄膜晶体管124d的一栅极连接输入端V_in-，薄膜晶体管124d的另一栅极连接栅极控制电位V_BG2。薄膜晶体管124f的另一栅极连接栅极控制电位V_BG4。薄膜晶体管124g的一栅极连接薄膜晶体管124g的源极、电压源V_DD、薄膜晶体管124e的源极与薄膜晶体管124c的源极，而薄膜晶体管124g的另一栅极连接栅极控制电位V_BG5。此外，薄膜晶体管124a的源极连接薄膜晶体管124b的漏极与薄膜晶体管124d的漏极，且薄膜晶体管124a的漏极连接接地端;薄膜晶体管124b的源极连接薄膜晶体管124c的漏极;薄膜晶体管124g的漏极连接输出端V_out与薄膜晶体管124f的薄膜晶体管124f的源极;薄膜晶体管124f的漏极连接接地端。同样地，通过控制比较器124的数个薄膜晶体管124a～124f的栅极控制电位V_BG1～V_BG5，可以调整各个数个薄膜晶体管124a～124f的临界电压，藉以降低比较器124中容易失真的问题。应了解到，图2B与图2C中的栅极控制电位V_BG1～V_BG5、输入端V_in+、输入端V_in-、偏压电位V_bias、输出端V_out、电压源V_DD以相同的符号表示，但其仅用以分别描述放大器122与比较器124的架构，并非意图限定两者的栅极控制电位、输入端、偏压电位、输出端或电压源的电位相同，本领域的技术人士可以依照实际需求做调整。

于部分实施方式中，可以设计放大器122与比较器124其中至少一个的薄膜晶体管为双栅极薄膜晶体管，放大器122与比较器124其中的另一个的薄膜晶体管可以皆是一般薄膜晶体管(仅具有一个栅极)。有鉴于放大器122对于整体输出波形的影响较大，因此实际配置上，以放大器122配置有双栅极薄膜晶体管为主来设计近场通讯感测装置100，比较器124的薄膜晶体管可以选择性地为双栅极薄膜晶体管或一般薄膜晶体管(仅具有一个栅极者)。或者，于其他实施方式中，放大器122的薄膜晶体管122a～122e可以仅有部分为双栅极薄膜晶体管，比较器124的薄膜晶体管124a～124f可以仅有部分为双栅极薄膜晶体管。

应了解到，实际应用上并不限于双斜率型模拟数字转换器。模拟数字转换器120可以采用其他种该领域常见的配置方式，例如电压-频率模拟数字转换器、阶梯型模拟数字转换器(staircase ADC)或并联型模拟数字转换器等，并搭配本发明的多个实施方式的概念设计其中任一元件(可以是放大器、比较器或其他功能元件)的晶体管为双栅极薄膜晶体管，如此一来，可以防止将模拟信号转换为数字信号的过程中因模拟信号波形失真而致使数字信号错误的情况。

其后，数字处理模块130接收来自模拟数字转换器120的数字信号A2，并将其转换为输送信号A4。于本发明的部分实施方式中，数字处理模块130包含时脉产生器132、数据码产生器134以及编码器136。时脉产生器132用以产生稳定的时脉信号C1。数据码产生器134与时脉产生器132电性连接，以产生一数据信号C2，数据信号C2包含系统所需的数据码，例如感测装置100的辨识码以及与外在装置200所需的存取的暂存器数据码等。其中数据信号C2与来自模拟数字转换器120的数字信号A2合成为一合成信号A3。举例而言，可以将数据信号C2与数字信号A2直接加总以得到合成信号A3。编码器136与时脉产生器132电性连接，用以将合成信号A3编码(例如藉由曼彻斯特编码；MANCHESTER Encoding)以产生输送信号A4，藉以降低错误率。

于本发明的多个实施方式中，时脉产生器132、数据码产生器134以及编码器136可以包含该领域各种常见的电路配置，其中时脉产生器132、数据码产生器134以及编码器136至少之一者具有顶栅型薄膜晶体管。如前所述，顶栅型薄膜晶体管能尽可能缩短通道长度有利于降低薄膜晶体管内的寄生电容并缩短信号延迟的时间，以符合国际标准化组织所规定的近场通讯传输频率，适用于决定信号频率的数字处理模块130。举例而言，以ISO 14443的A型与B型为例，数据传输速率需达到每秒106千位元(106kbit/s)。于部分实施方式中，有鉴于时脉产生器132可实质上决定数字处理模块130的多个信号的频率，因此，可设计时脉产生器132具有顶栅型薄膜晶体管。更甚者，时脉产生器可实质上决定模拟数字转换器120的多个信号的频率，例如图2A中，时脉产生器132将电性连接到计数器128。

于本发明的部分实施方式中，近场通讯感测装置100更包含整流器160，其设置于基板101上且电性连接第一天线150。如此一来，当外在装置200发射一外在信号O1。近场通讯感测装置100的第一天线150能接收来自外在装置200的外在信号O1，并通过整流器160将来自外在装置200的外在信号O1转换为电力，以供给电力予感测器110、模拟数字转换器120以及数字处理模块130。

虽然在此将第一天线150绘示于基板之外，但实际应用上第一天线150也可以选择性地设置于基板101上或不设计于基板101上，并不以图中所绘为限。

于此，外在装置200可具有第二天线210，第二天线210能发射外在信号O1，并接受来自近场通讯感测装置100的发射信号A5。外在装置200可以是任何具可显示信息或具有因信息不同而有对应作动方式的装置，例如智慧型手机、智慧型手表、电脑、电子栅口等电子装置。至此，当外在装置200接收到来自近场通讯感测装置100的发射信号A5时，可以将该发射信号A5的信息显示在屏幕上，或者可以传递信号作动装置，例如决定是否开启栅口让使用者通过。

图3A至图3H为根据本发明的部份实施方式制作近场通讯感测装置100的多个薄膜晶体管的剖面示意图。以下，介绍在同一基板101上形成双栅极薄膜晶体管DG与顶栅型薄膜晶体管TG的制作方法与结构配置关系，其中双栅极薄膜晶体管DG为图1中模拟数字转换器120的其中至少一个晶体管；顶栅型薄膜晶体管TG为图1中数字处理模块130的其中至少一个晶体管。

参考图3A，首先在基板101上形成阻障层102，以避免后序制程中金属离子沉积时扩散入基板101，然阻障层102可以使用者实际需求做选择，并非限制本发明。其后，在阻障层102上形成双栅极薄膜晶体管DG的第一栅极103。于此，可以通过金属离子沉积与图案化制程而形成第一栅极103。第一栅极103可为单层或多层结构，且其材料可为钼(molybdenum)、钽(tantalum)、铬(chromium)、钨(tungsten)、铝(aluminum)、铜、银、金、合金、其他可导电材料、或前述可导电材料的氮化物、或前述可导电材料的氧化物、或前述可导电材料的氮氧化物。

参考图3B，接着，在阻障层102与第一栅极103上形成第一栅极介电层104。第一栅极介电层104至少覆盖于第一栅极103上。于此，可以利用化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)方法全面设置第一栅极介电层104于基板101上。于其他实施方式中，可以选择性地图案化第一栅极介电层104，使其仅覆盖于第一栅极103上。第一栅极介电层104可为单层或多层结构，且其材料可为无机材料(例如：氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或其他适合的介电材料、有机材料(例如：聚亚酰胺(polyimide)、丙烯酸树脂(acrylicresin)、苯基环丁烯(benzocyclobutene；BCB)或其他适合的介电材料)或其它适合的介电材料。

其后，在第一栅极介电层104上，形成双栅极薄膜晶体管DG的第一半导体层105a与顶栅型薄膜晶体管TG的第二半导体层105b。第一半导体层105a与第二半导体层105b两者是互相分离，且不接触。于此，可以通过化学气相沉积方法全面设置一半导体层于第一栅极介电层104与基板101上，再利用微影及蚀刻方式，图案化该半导体层形成第一半导体层105a与第二半导体层105b。第一半导体层105a正投影于基板101的投影范围与第一栅极103投影于基板101的正投影范围是互相重叠。第一半导体层105a与第二半导体层105b可为单层或多层结构，且其材料较佳为金属氧化物半导体材料，例如氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide；IGZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)，然其他合适半导体材料(例如非晶硅、微晶硅、多晶硅或有机半导体材料)也应当在本发明的保护范围中。

于此，双栅极薄膜晶体管DG的第一半导体层105a于第一栅极103上的投影较佳设置于落在第一栅极103内，使得后续完成的双栅极薄膜晶体管DG中，第一半导体层105a整体可以作为通道区并由第一栅极103控制开启与否。

参考图3C，形成第二栅极介电层106b与蚀刻停止层106a，其中第二栅极介电层106b覆盖第二半导体层105b，蚀刻停止层106a位于第一半导体层105a上，蚀刻停止层106a正投影于基板101的投影范围与第一栅极103投影于基板101的正投影范围是互相重叠的，且蚀刻停止层106a于第一半导体层105a上的投影不覆盖第一半导体层105a的两端。于其它实施例中，第一半导体层105a上不存在蚀刻停止层106a，即蚀刻停止层106a可选择性的形成于第一半导体层105a上。

于此，可以通过化学气相沉积方法全面设置一介电层(图未绘示)于第一半导体层105a与第二半导体层105b上，再利用微影及蚀刻方式，图案化该介电层形成第二栅极介电层106b与蚀刻停止层106a。第二栅极介电层106b与蚀刻停止层106a的材料可以选自第一栅极介电层104所述的材料，且第二栅极介电层106b与蚀刻停止层106a的材料可不同于第一栅极介电层104的材料或实质上相同于第一栅极介电层104的材料。于部分实施方式中，针对金属蚀刻，第二栅极介电层106b与蚀刻停止层106a的材料相较于第一半导体层105a与第二半导体层105b俱有较低的蚀刻率，而能保护第一半导体层105a与第二半导体层105b。

参考图3D，形成第三栅极107b以及一电极层107a。第三栅极107b设置于第二栅极介电层106b上。于此，可以通过化学气相沉积方法全面设置一金属层于第二栅极介电层106b与蚀刻停止层106a上，再利用微影及蚀刻方式，图案化该金属层分别形成第三栅极107b以及电极层107a。第三栅极107b以及电极层107a可为单层或多层结构，且其材料可选自第一栅极103所述的材料，且第三栅极107b以及电极层107a的材料可不同于第一栅极103的材料或实质上相同于第一栅极103的材料。

于部分实施方式中，第三栅极107b于第二半导体层105b上的投影未覆盖第二半导体层105b的两端，即第三栅极107b会暴露出第二半导体层105b的两端。因此，第三栅极107b正投影于基板101的投影范围与第二半导体层105b正投影于基板101的投影范围互相重叠。至此，可以在图案化金属层形成第三栅极107b以及电极层107a的同时或之后，藉由第三栅极107b以及电极层107a作为光罩，蚀刻第二栅极介电层106b，以露出第二半导体层105b的两端。然后，对第二半导体层105b的两端进行离子植入，藉以使第二半导体层105b的两端具有导电性。藉此，第二半导体层105b的通道区的长度为小于或等于5微米且大于0，或者较佳为小于或等于2微米且大于0，即约等于或小于第三栅极107b的长度。

另一方面，双栅极薄膜晶体管DG中，电极层107a覆盖于第一半导体层105a上，更确切而言，电极层107a会覆盖于第一半导体层105a的两端，且电极层107a与第三栅极107b两者是互相分离，且不接触。

参考图3E，形成第一介电层108a，第一介电层108a覆盖于第三栅极107b与第二半导体层105b上，但第一介电层108a并未覆盖于电极层107a、第二半导体层105a与第一栅极103之上。第一介电层108a具有开口108b以露出第二半导体层105b的两端，即开口108b未覆盖第二半导体层105b的两端或称为开口108b与第二半导体层105b的两端于垂直投影于基板101上相互重叠。第一介电层108a可为单层或多层结构，且其材料选自第一栅极介电层104或第二栅极介电层106b其中至少一者所述的材料，且第一介电层108a的材料可不同于第一栅极介电层104或第二栅极介电层106b其中至少一者所述的材料或实质上相同于第一栅极介电层104或第二栅极介电层106b其中至少一者所述的材料。

参考图3F，图案化电极层107a(参考图3E)以形成第一源极107c以及第一漏极107d。于此，第一源极107c与第一漏极107d分别覆盖第一半导体层105a的两端，且第一源极107c以及第一漏极107d之间具有间隙G1，以使两者分离。第一源极107c以及第一漏极107d覆盖部分的蚀刻停止层106a，使得蚀刻停止层106a位于第一源极107c与第一漏极107d下方。间隙G1于第一半导体层105a及蚀刻停止层106a上的垂直投影与第一半导体层105a及蚀刻停止层106a至少部份重叠，即间隙G1会露出未被第一源极107c以及第一漏极107d所覆盖部分的蚀刻停止层106a。至此，蚀刻停止层106a可以避免在图案化电极层107a(参考图3E)时，伤害第一半导体层105a。

参考图3G，形成第二源极109a以及第二漏极109b，第二源极109a以及第二漏极109b分别穿过第一介电层108a的开口108b与第二半导体层105b的二端连接。第二源极109a以及第二漏极109b可为单层或多层结构，且其材料可以选自第一栅极103所述的材料，且第二源极109a以及第二漏极109b的材料可不同于第一栅极103的材料或实质上相同于第一栅极103的材料。另外，第一源极107c、第一漏极107d与第二源极109a、第二漏极109b的材料可以实质上相同或不同。

参考图3H，形成第三栅极介电层300，以覆盖顶栅型薄膜晶体管TG以及双栅极薄膜晶体管DG已形成的各个元件上。其中，第三栅极介电层300至少覆盖第二源极109a以及第二漏极109b之间的间隙G1，且至少位于第一半导体层105a上。第三栅极介电层300可为单层或多层结构，且其材料可选自第一介电层108a所述的材料，且第三栅极介电层300的材料可不同于第一介电层108a所述的材料或实质上相同于第一介电层108a所述的材料。另外，第一栅极介电层103、第二栅极介电层104与第三栅极介电层106b的材料可以实质上相同或不同。

其后，形成第二栅极301，其位于第三栅极介电层300上方，第二栅极301、第一半导体层105a与第一栅极103的正投影于基板101垂直投影范围三者至少部分重叠。使第一半导体层105a可夹设于第一栅极103与第二栅极301之间。于此，可以通过化学气相沉积方法全面设置一金属层于第三栅极介电层300上，再利用微影及蚀刻方式，图案化该金属层形成第二栅极301。第二栅极301可为单层或多层结构，且其材料可以第一栅极103所述的材料，且第二栅极301的材料可不同于第一栅极103的材料或实质上相同于第一栅极103的材料。另外，第一栅极103、第二栅极301与第三栅极107b的材料实质上相同或不同。

至此，双栅极薄膜晶体管DG包含第一栅极103、第二栅极301、第一半导体层105a、第一源极107c以及第一漏极107d，其中第一半导体层105a夹设于第一栅极103与第二栅极301之间、第一源极107c与第一漏极107d分别与第一半导体层105a的二端连接。换言之，第一栅极103位于第一半导体层105a的下方，可被称为底栅极，第二栅极301位于第一半导体层105a的上方，可被称为顶栅极，则双栅极薄膜晶体管DG为上下栅极型的双栅极薄膜晶体管DG，而非为同一水平面的双栅极薄膜晶体管。顶栅型薄膜晶体管TG包含第三栅极107b、第二半导体层105b、第二源极109a以及第二漏极109b，其中第二半导体层105b位于第三栅极107b之下，第二源极109a与第二漏极109b分别与第二半导体层105b的二端连接。第一半导体层105a与第一栅极103之间夹设有第一栅极介电层104，第一栅极介电层104延伸至第二半导体层105b的下方，以使得第二半导体层105b位于第一栅极介电层104上。第二半导体层105b与第三栅极107b之间夹设有第二栅极介电层106b。第一半导体层105a与第二栅极301之间夹设有第三栅极介电层300。

图4为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置100的多个薄膜晶体管的剖面示意图。本实施方式的近场通讯感测装置100与图3H的近场通讯感测装置100相似，差别在于：本实施方式中，双栅极薄膜晶体管DG的第二栅极107e与第一源极107c以及第一漏极107d由同一导电层所图案化而来。具体而言，藉由图案化电极层107a(参考图3D与图3E)，可以形成第一源极107c、第一漏极107d以及第二栅极107e。必需说明的是，第二栅极107e与第一源极107c以及第一漏极107d相互分隔开来，而第二栅极107e位于蚀刻终止层106a上，且位于第一源极107c与第一漏极107d之间。此时，蚀刻终止层106a就做为第二栅极107e与第一半导体层105a之间的栅极介电层。如此一来，不需要设置额外的金属层来形成第二栅极(参考图3H)，可以简化制程步骤。此时，本实施例所述的双栅极薄膜晶体管DG为上下栅极型的双栅极薄膜晶体管DG，而非为同一水平面的双栅极薄膜晶体管。

在完成顶栅型薄膜晶体管TG与双栅极薄膜晶体管DG后，可以选择性地形成保护层302以覆盖顶栅型薄膜晶体管TG与双栅极薄膜晶体管DG上，即本实施例的保护层302不做为双栅极薄膜晶体管DG的栅极介电层，而是用以保护顶栅型薄膜晶体管TG与双栅极薄膜晶体管DG。举例而言，近场通讯感测装置可包括保护层302，覆盖第一介电层108a与第二栅极107e上。其中，保护层302可为单层或多层结构，且其材料，可选自第一介电层108a所述的材料，且保护层302的材料可不同于第一介电层108a所述的材料或实质上相同于第一介电层108a所述的材料。

本实施方式的其他细节大致上如前所述，在此不再赘述。

图5为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置100的多个薄膜晶体管的剖面示意图。本实施方式的近场通讯感测装置100与图3H的近场通讯感测装置100相似，差别在于：本实施方式中，双栅极薄膜晶体管DG的第二栅极109c与第二源极109a以及第二漏极109b由同一层体所图案化而来。具体而言，近场通讯感测装置100更包括一第二介电层108c。第二介电层108c覆盖第一源极107c与第一漏极107d上。第二栅极109c设置于第二介电层108c上。必需说明的是，第二栅极109c与第二源极109a以及第二漏极109b相互分隔开来。此时，第二介电层108c就做为第二栅极109c与第一半导体层105a之间的栅极介电层。如此一来，不需要设置额外的金属层来形成第二栅极(参考图3H)，可以简化制程步骤。此时，本实施例所述的双栅极薄膜晶体管DG为上下栅极型的双栅极薄膜晶体管DG，而非为同一水平面的双栅极薄膜晶体管。

在制程方面，在形成第一介电层108a的同时，形成第二介电层108c。其后，在形成第二源极109a以及第二漏极109b的同时，形成第二栅极109c。在完成顶栅型薄膜晶体管TG与双栅极薄膜晶体管DG后，可以选择性地形成保护层302以覆盖顶栅型薄膜晶体管TG与双栅极薄膜晶体管DG上，即本实施例的保护层302不做为双栅极薄膜晶体管DG的栅极介电层，而是用以保护顶栅型薄膜晶体管TG与双栅极薄膜晶体管DG。举例而言，近场通讯感测装置可包括保护层302，覆盖第一介电层108a、第二介电层108c与第二栅极109c上。其中，保护层302可为单层或多层结构，且其材料，可选自第一介电层108a所述的材料，且保护层302的材料可不同于第一介电层108a所述的材料或实质上相同于第一介电层108a所述的材料。

本实施方式的其他细节大致上如前所述，在此不再赘述。

图6为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置100的多个薄膜晶体管的剖面示意图。本实施方式的近场通讯感测装置100与图3H的近场通讯感测装置100相似，差别在于：本实施方式中，双栅极薄膜晶体管DG不包含蚀刻停止层106a。

蚀刻停止层106a(参考图3H)可能会因厚度不均等因素影响第二栅极301对第一半导体层105a的控制，因此，在部份实施方式中，双栅极薄膜晶体管中不设置蚀刻停止层，因其能制作线宽较小的半导体通道，故能较精确地操控双栅极薄膜晶体管。本实施方式的其他细节大致上如前所述，在此不再赘述。此时，本实施例所述的双栅极薄膜晶体管DG为上下栅极型的双栅极薄膜晶体管DG，而非为同一水平面的双栅极薄膜晶体管。

图7为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置100的多个薄膜晶体管的剖面示意图。本实施方式的近场通讯感测装置100与图5的近场通讯感测装置100相似，差别在于：本实施方式中，双栅极薄膜晶体管DG不包含蚀刻停止层106a。

如前所述，蚀刻停止层106a(参考图3H)可能会因厚度不均等因素影响第二栅极301对第一半导体层105a的控制，因此，在部份实施方式中，双栅极薄膜晶体管中不设置蚀刻停止层，能较精确地操控双栅极薄膜晶体管。本实施方式的其他细节大致上如前所述，在此不再赘述。此时，本实施例所述的双栅极薄膜晶体管DG为上下栅极型的双栅极薄膜晶体管DG，而非为同一水平面的双栅极薄膜晶体管。

图8为根据本发明的部份实施方式的近场通讯感测装置100的多个薄膜晶体管的剖面示意图。本实施方式的近场通讯感测装置100与图4的近场通讯感测装置100相似，双栅极薄膜晶体管DG的第二栅极107e与顶栅型薄膜晶体管TG的第三栅极107b由同一层体所形成，本实施方式与图4的近场通讯感测装置100的差别在于：本实施方式中，近场通讯感测装置100更包括一第二介电层108c，第二介电层108c覆盖第二栅极107e，第二介电层108c具有开口108d以露出第一半导体层105a的两端，即开口108d未覆盖第一半导体层105a的两端或称为开口108d与第一半导体层105a的两端于垂直投影于基板101上相互重叠，且第一源极109d与第一漏极109e穿过该第二介电层108c的开口108d与第一半导体层105a接触。

于部分实施方式中，藉由同一沉积方法形成介电层后，通过微影蚀刻等方式，可以形成第一介电层108a与第二介电层108c。第二介电层108c可为单层或多层结构，且其材料可选自于第一介电层108a所述的材料，且第二介电层108c的材料可实质上相同于第一介电层108a的材料或不同于第一介电层108a的材料。同样地，双栅极薄膜晶体管DG的第一源极109d与第一漏极109e与顶栅型薄膜晶体管TG的第二源极109a以及第二漏极109b由同一层体所形成。第一源极109d与第一漏极109e可单层或多层结构，且其材料可以选自第二源极109a以及第二漏极109b所述的材料，且第一源极109d与第一漏极109e可实质上相同于第二源极109a以及第二漏极109b的材料或不同于第二源极109a以及第二漏极109b的材料。此时，本实施例所述的双栅极薄膜晶体管DG为上下栅极型的双栅极薄膜晶体管DG，而非为同一水平面的双栅极薄膜晶体管。

本发明的多个实施方式中，在非晶圆的基板上设置有双栅极薄膜晶体管(即上下栅极型的双栅极薄膜晶体管)以及顶栅型薄膜晶体管，除了能达到较佳的信号波型传递并符合NFC传输频率之外，相较于晶圆制作的装置，本发明的多个实施方式中的近场通讯感测装置不受晶圆尺寸与材料的限制。具体而言，可以制作具有较大基板的近场通讯感测装置，而能承载更多元件。或者，可以在玻璃或塑胶上制作近场通讯感测装置。

虽然本发明已以多种实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。