[發明專利]含刻蝕阻擋層的半導體器件及其制造方法和應用

無效

• 申請號: 201310477979.7
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103500738A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 馬群剛
• 申請（專利權）人: 南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L21/336;H01L21/027
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平

技術領域

?本發明涉及半導體技術領域，具體地說是一種含刻蝕阻擋層的半導體器件及其制造方法和應用。

背景技術

以薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）為主導的平板顯示，為了滿足高畫質的要求，對高精細化和高頻驅動等指標不斷提出挑戰。考慮到基板大型化的因素，對下一代平板顯示用TFT的電子遷移率提出了更高的要求。目前，支撐TFT-LCD發展的非晶硅（a-Si）?TFT已經無法滿足新技術的要求。低溫多晶硅（LTPS）?TFT的電子遷移率雖然可以做到高出a-Si?TFT兩個數量級，但是基板的大型化僅停留在第6代，并且合格率很低。除了LTPS?TFT特性的基板面內均一性難以保證外，由于LTPS?TFT的漏電流過大，不適合用作LCD像素開關。LTPS?TFT的應用正在從TFT-LCD轉向OLED（有機發光二極管）。用非晶金屬氧化物半導體制成的薄膜晶體管（簡稱氧化物TFT），電子遷移率高出a-Si?TFT一個數量級，TFT特性的基板面內均一性較好。不僅能夠應對高世代TFT-LCD生產線，還可以用作OLED的驅動開關。以銦鎵鋅氧化物IGZO為代表的氧化物TFT工藝路線與現有的a-Si?TFT相似，只要對PVD和CVD等設備進行適當改造就能進行生產。所以，氧化物TFT是支撐平板顯示的下一代首選TFT。

如圖1-3所示，目前氧化物TFT的結構主要有刻蝕阻擋型(Etch?Stop?Type，簡稱ESL)、背溝道刻蝕型(Back?Channel?Etch?Type，簡稱BCE)和共面型(Coplanar?Type，簡稱Coplanar)三種類型。在圖1所示的BCE結構中，半導體有源層4靠近保護絕緣層10一側在源極8和漏極9刻蝕成形工藝時受到刻蝕液體或者刻蝕氣體的影響，從而影響半導體有源層4的特性。在圖2所示的Coplanar結構中，半導體有源層4靠近柵極絕緣層3一側在源極8和漏極9刻蝕成形工藝時受到刻蝕液體或者刻蝕氣體的影響，從而影響半導體有源層4的特性；為了保證半導體有源層4上下兩側的特性不受其他工藝的影響，穩定半導體有源層4以及TFT器件的特性，目前業界多用如圖3所示的ESL結構。ESL結構所用的刻蝕阻擋層一般為SiO₂之類的有氧絕緣層。

但是，ESL結構相比BCE結構和Coplanar結構，需要增加一道光刻工藝，設備投入成本更高，生產周期更長。所以，降低生產線投資，縮短生產周期，是氧化物TFT制造技術的一個重要發展方向。一種對策是通過源極和漏極來保護半導體有源層，如在源極和漏極中采用Mo/Ti，下側的Ti電極采用了可以覆蓋整個?IGZO層的構造，將該Ti電極用作蝕刻上側Mo電極時的保護層，從而抑制IGZO層的特性老化。然后，位于通道上部的Ti電極通過氧等離子體處理，成為了具有絕緣性的TiO_x。相比現有的ESL結構，可以減少一次光刻工藝，簡化了工藝。但是，因為Ti金屬全面涂覆，沒有被Mo金屬覆蓋的Ti必須全部氧化成TiO_x，這對工藝的均一性提出了嚴格的要求。如果局部地方的Ti沒有被氧化，就是導體。如果留下的Ti金屬膜帶上靜電，就會引起靜電破壞。如果留下的Ti金屬導致兩邊的Mo金屬短路，就會造成點缺陷或者線缺陷。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種維持現有ESL結構特性的同時并能降低器件制造工序、提升產能的含刻蝕阻擋層的半導體器件及其制造方法和應用。

本發明的目的是通過以下技術方案解決的：

一種含刻蝕阻擋層的半導體器件，包括襯底基板，襯底基板上依次設有柵極、柵極絕緣層、半導體有源層、刻蝕阻擋層、源極、漏極和保護絕緣層，其特征在于：所述的半導體有源層覆蓋柵極絕緣層，刻蝕阻擋層覆蓋半導體有源層，刻蝕阻擋層上設置源極和漏極，源極與半導體有源層之間的刻蝕阻擋層以及漏極與半導體有源層之間的刻蝕阻擋層通過高溫退火處理形成具有導電功能的導電接觸層。

所述的半導體有源層采用金屬氧化物制成。

一種含刻蝕阻擋層的半導體器件制造方法，其特征在于所述的制備方法步驟如下：

（a）、在襯底基板上形成柵極圖案，然后在柵極上依次覆蓋柵極絕緣層、半導體有源層、刻蝕阻擋層和源漏極金屬層；

（b）、在源漏極金屬層的上方涂布光刻膠；

（c）、光刻膠涂布完成后采用掩膜板進行曝光處理，且曝光后使用顯影液進行顯影處理；