本发明专利技术公开了一种半导体装置，包括一基板，所述基板上设有栅极、栅极绝缘层、有源层、源极以及漏极，其中有源层包括金属氧化物半导体层、非晶硅层以及多晶硅层，金属氧化物半导体层位于与栅极绝缘层接触的一侧，非晶硅层位于与源极和漏极之间，多晶硅层位于源极和漏极下方且与非晶硅层的两侧接触。本发明专利技术还公开了该半导体装置的制造方法。本发明专利技术能降低设备投资，缩短生产周期，保证氧化物半导体层的结构不受到破坏，避免源极和漏极的金属成分渗入氧化物半导体层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别涉及一种有源层叠层结构的半导体装置及其制造方法，用于驱动平板显示器的薄膜晶体管。
技术介绍
非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)由于性能稳定、工艺温度低和生产成本低而获得大规模的应用。然而，以a-Si TFT现有的O. 3^1cm2/Vs程度的迁移率水平，很难以120Hz、240Hz甚至480Hz驱动新一代高精细度(4KX2K)的大尺寸面板。若要进一步支持下一代“超高清(Super Hi-Vi·sion) ”平板显示，TFT的迁移率需要达到10cm2/Vs左右，如图I所示。因此，平板显示领域，特别是液晶显示领域需要新一代TFT来取代现有的a-Si TFT。低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)的迁移率虽然可以做到比a_Si TFT的迁移率高出2个数量级，但制作工艺复杂，将来若不能像a-Si TFT 一样支持大型基板，就难以确保成本竞争力，大型化程度将是成败关键。用非晶态金属氧化物半导体制成的薄膜晶体管(简称氧化物TFT)，迁移率可以做到比a-Si TFT的迁移率高出I个数量级，基本满足高精细度大尺寸面板的高频驱动要求。此外，氧化物TFT的导入无需大幅改变现有的面板生产线。鉴于上述优点，世界主要平板显示厂商纷纷加大氧化物TFT的开发力度。a-IGZO(InGaZnO4)作为非晶态金属氧化物半导体的代表，其迁移率高，均一性好，可以更好地满足大尺寸高解析度面板的驱动要求。氧化物TFT，特别是目前的IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide，铟镓锌氧化物)技术的发展，已不仅仅局限在如高解析度、高刷新率、大尺寸面板上，其已延伸应用到内置扫描电路、触控、柔性显示、蓝相液晶等新型显示。目前，氧化物TFT的结构主要有刻蚀阻挡型(Etch Stop Type,简称ESL，需要6次光刻)、背沟道刻蚀型(Back Channel Etch Type,简称BCE，需要5次光刻)和共面型(Coplanar Type,需要5次光刻)三种类型，如图2(A)、图2(B)和图2(C)所示。氧化物TFT器件面临的问题，如电压应力导致的劣化、可见光及UV(紫外线)导致的劣化，导入基于SiO2之类的有氧绝缘层的刻蚀阻挡层(ESL)是解决这些问题的最可靠手段。但是，ESL的导入需要增加一道光刻工艺，设备投入成本更高，生产周期更长。所以，降低生产线投资，缩短生产周期，使氧化物TFT器件工艺与现有的a-Si TFT器件工艺兼容，是氧化物TFT制造技术的一个重要发展方向。为了获得稳定的半导体特性，氧化物TFT的有源层在形成图案后需要进行高温退火处理。如果这个处理工艺在源极和漏极形成后进行，源极和漏极金属成分就会进入氧化物半导体层，降低配线电导率的同时也影响氧化物半导体层的特性。图3给出了非晶态IGZO有源层和Cu-Mn源极或漏极在高温处理后，出现的金属成分渗入a_IGZ0层的示意图。对于目前源极和漏极普遍使用的Al金属，渗入更加明显。此外，在器件形成的最后还会进行一次300°C左右的高温退火处理，也会引起金属渗入氧化物半导体层的现象。总结现有技术的不足BCE结构在TFT沟道刻蚀时，氧化物半导体层的结构受到破坏，影响沟道特性；ESL结构需要6次光刻工艺，设备投资大，生产周期长；在TFT器件进行高温退火处理时，源极和漏极的金属成分会渗入氧化物半导体层，降低配线电导率的同时也影响氧化物半导体层的特性。
技术实现思路
专利技术目的针对上述现有技术存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供，采用BCE结构，不需要像ESL结构那样多出一次光刻工艺，降低设备投资，缩短生产周期；在TFT沟道刻蚀时，保证氧化物半导体层的结构不受到破坏；在丁 丁器件进行高温退火处理时，避免源极和漏极的金属成分渗入氧化物半导体层。技术方案为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的第一种技术方案为一种半导体装·置，包括一基板，所述基板上设有栅极、栅极绝缘层、有源层、源极以及漏极，其中有源层包括金属氧化物半导体层、非晶硅层以及多晶硅层，金属氧化物半导体层位于与栅极绝缘层接触的一侧，非晶硅层位于与源极和漏极之间，多晶硅层位于源极和漏极下方且与非晶硅层的两侧接触。进一步地，在所述源极、漏极和非晶硅层的上方还形成保护绝缘层。进一步地，所述多晶硅层是由非晶硅层通过金属横向诱导法工艺转化成的。进一步地，所述源极和漏极的材料为Cu与Ni的合金或Al与Ni的合金。进一步地，所述源极和漏极为上层和下层的叠层结构，其中上层的材料为Cu或Al，下层的材料为Ni。进一步地，所述金属氧化物半导体层为非晶态金属氧化物半导体层。本专利技术采用的第二种技术方案为一种半导体装置的制造方法，包括如下步骤(I)提供一基板，在该基板上进行第一金属层成膜，通过第一次光刻工艺形成栅极图案；(2)在形成步骤(I)图案的基础上形成栅极绝缘层；(3)在形成步骤(2)图案的基础上形成金属氧化物半导体层和非晶硅层的成膜，通过第二次光刻工艺形成有源层图案；(4)在所述有源层上进行第二金属层成膜，通过第三次光刻工艺形成源极和漏极图案，对源极和漏极之间的沟道处的非晶硅进行过刻蚀，但不刻断该非晶硅层；(5)通过金属横向诱导法工艺，把所述源极和漏极下方的非晶硅层诱导成多晶硅层。进一步地，还包括步骤出)在有所述漏极和非晶硅层的上方进行保护绝缘层成膜，形成保护绝缘层。进一步地，所述源极和漏极的材料为Cu与Ni的合金或Al与Ni的合金。进一步地，所述源极和漏极为上层和下层的叠层结构，其中上层的材料为Cu或Al，下层的材料为Ni。本专利技术在源极和漏极刻蚀过程的后期，对非晶硅层形成一定深度的刻蚀，但不至于刻断非晶硅层，所以非晶硅层的厚度不需要太厚。采用本专利技术的半导体装置，只需要进行三次光刻工艺第一次光刻工艺形成栅极，第二次光刻形成有源层，第三次光刻形成源极和漏极。附图说明图I为不同解析度面板所需要的TFT迁移率对比图；图2 (A)为刻蚀阻挡型氧化物TFT的结构示意图，图2 (B)为背沟道刻蚀型氧化物TFT的结构示意图，图2(C)为共面型氧化物TFT的结构示意图；图3为Cu-Mn金属渗入a_IGZ0层的示意图；图4为本专利技术的半导体装置的结构示意图；图5为形成栅极和栅极绝缘层的结构示意图； 图6为形成有源层图案的结构示意图；图7为形成源极和漏极图案的结构示意图；图8为形成多晶硅的结构示意图。图中，I、基板，2、栅极，3、栅极绝缘层，4、非晶态金属氧化物半导体层，5、非晶硅层，6、多晶硅层，7、源极，8、漏极，9、保护绝缘层，10、金属氧化物层。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。在图2(C)所示的氧化物TFT的结构示意图中，BCE结构对于沟道有源层的刻蚀，如果有源层是a-Si，影响不明显；如果有源层是IGZO之类的金属氧化物半导体，影响很大。为了在与现有BCE工艺兼容的前提下，保证基于非晶态金属氧化物半导体的沟道有源层不受刻蚀影响，本专利技术提出了如图4所示的基于非晶态金属氧化物半导体有源层的半导体装置。在材质为玻璃的基板I上方依次为栅极2、栅极绝缘层3、非晶态金属氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，包括一基板，所述基板上设有栅极、栅极绝缘层、有源层、源极以及漏极，其中有源层包括金属氧化物半导体层、非晶硅层以及多晶硅层，金属氧化物半导体层位于与栅极绝缘层接触的一侧，非晶硅层位于与源极和漏极之间，多晶硅层位于源极和漏极下方且与非晶硅层的两侧接触。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马群刚，
申请(专利权)人：南京中电熊猫液晶显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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