本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種半導(dǎo)體裝置，包括一基板，所述基板上設(shè)有柵極、柵極絕緣層、有源層、源極以及漏極，其中有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體層、非晶硅層以及多晶硅層，金屬氧化物半導(dǎo)體層位于與柵極絕緣層接觸的一側(cè)，非晶硅層位于與源極和漏極之間，多晶硅層位于源極和漏極下方且與非晶硅層的兩側(cè)接觸。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)還公開(kāi)了該半導(dǎo)體裝置的制造方法。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)能降低設(shè)備投資，縮短生產(chǎn)周期，保證氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)不受到破壞，避免源極和漏極的金屬成分滲入氧化物半導(dǎo)體層。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及，特別涉及一種有源層疊層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，用于驅(qū)動(dòng)平板顯示器的薄膜晶體管。
技術(shù)介紹
非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFT)由于性能穩(wěn)定、工藝溫度低和生產(chǎn)成本低而獲得大規(guī)模的應(yīng)用。然而，以a-Si TFT現(xiàn)有的O. 3^1cm2/Vs程度的遷移率水平，很難以120Hz、240Hz甚至480Hz驅(qū)動(dòng)新一代高精細(xì)度(4KX2K)的大尺寸面板。若要進(jìn)一步支持下一代“超高清(Super Hi-Vi·sion) ”平板顯示，TFT的遷移率需要達(dá)到10cm2/Vs左右，如圖I所示。因此，平板顯示領(lǐng)域，特別是液晶顯示領(lǐng)域需要新一代TFT來(lái)取代現(xiàn)有的a-Si TFT。低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS TFT)的遷移率雖然可以做到比a_Si TFT的遷移率高出2個(gè)數(shù)量級(jí)，但制作工藝復(fù)雜，將來(lái)若不能像a-Si TFT 一樣支持大型基板，就難以確保成本競(jìng)爭(zhēng)力，大型化程度將是成敗關(guān)鍵。用非晶態(tài)金屬氧化物半導(dǎo)體制成的薄膜晶體管(簡(jiǎn)稱(chēng)氧化物TFT)，遷移率可以做到比a-Si TFT的遷移率高出I個(gè)數(shù)量級(jí)，基本滿足高精細(xì)度大尺寸面板的高頻驅(qū)動(dòng)要求。此外，氧化物TFT的導(dǎo)入無(wú)需大幅改變現(xiàn)有的面板生產(chǎn)線。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)，世界主要平板顯示廠商紛紛加大氧化物TFT的開(kāi)發(fā)力度。a-IGZO(InGaZnO4)作為非晶態(tài)金屬氧化物半導(dǎo)體的代表，其遷移率高，均一性好，可以更好地滿足大尺寸高解析度面板的驅(qū)動(dòng)要求。氧化物TFT，特別是目前的IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide，銦鎵鋅氧化物)技術(shù)的發(fā)展，已不僅僅局限在如高解析度、高刷新率、大尺寸面板上，其已延伸應(yīng)用到內(nèi)置掃描電路、觸控、柔性顯示、藍(lán)相液晶等新型顯示。目前，氧化物TFT的結(jié)構(gòu)主要有刻蝕阻擋型(Etch Stop Type,簡(jiǎn)稱(chēng)ESL，需要6次光刻)、背溝道刻蝕型(Back Channel Etch Type,簡(jiǎn)稱(chēng)BCE，需要5次光刻)和共面型(Coplanar Type,需要5次光刻)三種類(lèi)型，如圖2(A)、圖2(B)和圖2(C)所示。氧化物TFT器件面臨的問(wèn)題，如電壓應(yīng)力導(dǎo)致的劣化、可見(jiàn)光及UV(紫外線)導(dǎo)致的劣化，導(dǎo)入基于SiO2之類(lèi)的有氧絕緣層的刻蝕阻擋層(ESL)是解決這些問(wèn)題的最可靠手段。但是，ESL的導(dǎo)入需要增加一道光刻工藝，設(shè)備投入成本更高，生產(chǎn)周期更長(zhǎng)。所以，降低生產(chǎn)線投資，縮短生產(chǎn)周期，使氧化物TFT器件工藝與現(xiàn)有的a-Si TFT器件工藝兼容，是氧化物TFT制造技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。為了獲得穩(wěn)定的半導(dǎo)體特性，氧化物TFT的有源層在形成圖案后需要進(jìn)行高溫退火處理。如果這個(gè)處理工藝在源極和漏極形成后進(jìn)行，源極和漏極金屬成分就會(huì)進(jìn)入氧化物半導(dǎo)體層，降低配線電導(dǎo)率的同時(shí)也影響氧化物半導(dǎo)體層的特性。圖3給出了非晶態(tài)IGZO有源層和Cu-Mn源極或漏極在高溫處理后，出現(xiàn)的金屬成分滲入a_IGZ0層的示意圖。對(duì)于目前源極和漏極普遍使用的Al金屬，滲入更加明顯。此外，在器件形成的最后還會(huì)進(jìn)行一次300°C左右的高溫退火處理，也會(huì)引起金屬滲入氧化物半導(dǎo)體層的現(xiàn)象?？偨Y(jié)現(xiàn)有技術(shù)的不足BCE結(jié)構(gòu)在TFT溝道刻蝕時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)受到破壞，影響溝道特性；ESL結(jié)構(gòu)需要6次光刻工藝，設(shè)備投資大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；在TFT器件進(jìn)行高溫退火處理時(shí)，源極和漏極的金屬成分會(huì)滲入氧化物半導(dǎo)體層，降低配線電導(dǎo)率的同時(shí)也影響氧化物半導(dǎo)體層的特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專(zhuān)利技術(shù)目的針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和不足，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供，采用BCE結(jié)構(gòu)，不需要像ESL結(jié)構(gòu)那樣多出一次光刻工藝，降低設(shè)備投資，縮短生產(chǎn)周期；在TFT溝道刻蝕時(shí)，保證氧化物半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)不受到破壞；在丁 丁器件進(jìn)行高溫退火處理時(shí)，避免源極和漏極的金屬成分滲入氧化物半導(dǎo)體層。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述專(zhuān)利技術(shù)目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用的第一種技術(shù)方案為一種半導(dǎo)體裝·置，包括一基板，所述基板上設(shè)有柵極、柵極絕緣層、有源層、源極以及漏極，其中有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體層、非晶硅層以及多晶硅層，金屬氧化物半導(dǎo)體層位于與柵極絕緣層接觸的一側(cè)，非晶硅層位于與源極和漏極之間，多晶硅層位于源極和漏極下方且與非晶硅層的兩側(cè)接觸。進(jìn)一步地，在所述源極、漏極和非晶硅層的上方還形成保護(hù)絕緣層。進(jìn)一步地，所述多晶硅層是由非晶硅層通過(guò)金屬橫向誘導(dǎo)法工藝轉(zhuǎn)化成的。進(jìn)一步地，所述源極和漏極的材料為Cu與Ni的合金或Al與Ni的合金。進(jìn)一步地，所述源極和漏極為上層和下層的疊層結(jié)構(gòu)，其中上層的材料為Cu或Al，下層的材料為Ni。進(jìn)一步地，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層為非晶態(tài)金屬氧化物半導(dǎo)體層。本專(zhuān)利技術(shù)采用的第二種技術(shù)方案為一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟(I)提供一基板，在該基板上進(jìn)行第一金屬層成膜，通過(guò)第一次光刻工藝形成柵極圖案；(2)在形成步驟(I)圖案的基礎(chǔ)上形成柵極絕緣層；(3)在形成步驟(2)圖案的基礎(chǔ)上形成金屬氧化物半導(dǎo)體層和非晶硅層的成膜，通過(guò)第二次光刻工藝形成有源層圖案；(4)在所述有源層上進(jìn)行第二金屬層成膜，通過(guò)第三次光刻工藝形成源極和漏極圖案，對(duì)源極和漏極之間的溝道處的非晶硅進(jìn)行過(guò)刻蝕，但不刻斷該非晶硅層；(5)通過(guò)金屬橫向誘導(dǎo)法工藝，把所述源極和漏極下方的非晶硅層誘導(dǎo)成多晶硅層。進(jìn)一步地，還包括步驟出)在有所述漏極和非晶硅層的上方進(jìn)行保護(hù)絕緣層成膜，形成保護(hù)絕緣層。進(jìn)一步地，所述源極和漏極的材料為Cu與Ni的合金或Al與Ni的合金。進(jìn)一步地，所述源極和漏極為上層和下層的疊層結(jié)構(gòu)，其中上層的材料為Cu或Al，下層的材料為Ni。本專(zhuān)利技術(shù)在源極和漏極刻蝕過(guò)程的后期，對(duì)非晶硅層形成一定深度的刻蝕，但不至于刻斷非晶硅層，所以非晶硅層的厚度不需要太厚。采用本專(zhuān)利技術(shù)的半導(dǎo)體裝置，只需要進(jìn)行三次光刻工藝第一次光刻工藝形成柵極，第二次光刻形成有源層，第三次光刻形成源極和漏極。附圖說(shuō)明圖I為不同解析度面板所需要的TFT遷移率對(duì)比圖；圖2 (A)為刻蝕阻擋型氧化物TFT的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 (B)為背溝道刻蝕型氧化物TFT的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2(C)為共面型氧化物TFT的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為Cu-Mn金屬滲入a_IGZ0層的示意圖；圖4為本專(zhuān)利技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為形成柵極和柵極絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為形成有源層圖案的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為形成源極和漏極圖案的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為形成多晶硅的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I、基板，2、柵極，3、柵極絕緣層，4、非晶態(tài)金屬氧化物半導(dǎo)體層，5、非晶硅層，6、多晶硅層，7、源極，8、漏極，9、保護(hù)絕緣層，10、金屬氧化物層。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本專(zhuān)利技術(shù)，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)而不用于限制本專(zhuān)利技術(shù)的范圍，在閱讀了本專(zhuān)利技術(shù)之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。在圖2(C)所示的氧化物TFT的結(jié)構(gòu)示意圖中，BCE結(jié)構(gòu)對(duì)于溝道有源層的刻蝕，如果有源層是a-Si，影響不明顯；如果有源層是IGZO之類(lèi)的金屬氧化物半導(dǎo)體，影響很大。為了在與現(xiàn)有BCE工藝兼容的前提下，保證基于非晶態(tài)金屬氧化物半導(dǎo)體的溝道有源層不受刻蝕影響，本專(zhuān)利技術(shù)提出了如圖4所示的基于非晶態(tài)金屬氧化物半導(dǎo)體有源層的半導(dǎo)體裝置。在材質(zhì)為玻璃的基板I上方依次為柵極2、柵極絕緣層3、非晶態(tài)金屬氧本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體裝置，包括一基板，所述基板上設(shè)有柵極、柵極絕緣層、有源層、源極以及漏極，其中有源層包括金屬氧化物半導(dǎo)體層、非晶硅層以及多晶硅層，金屬氧化物半導(dǎo)體層位于與柵極絕緣層接觸的一側(cè)，非晶硅層位于與源極和漏極之間，多晶硅層位于源極和漏極下方且與非晶硅層的兩側(cè)接觸。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬群剛，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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