薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板和顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜晶體管的制備方法、薄膜晶體管、陣列基板和顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]低溫多晶娃(Low Temperature Poly-Silicon，簡稱為LTPS)薄膜晶體管有別于傳統(tǒng)的非晶硅薄膜晶體管，其電子迀移率可以達到50-200cm2/V-sec，可以有效地減小溝道面積從而減少薄膜晶體管的面積。當該薄膜晶體管應(yīng)用到顯示裝置中時，能達到提高顯示裝置開口率和集成度的目的，由此可以在提高顯示裝置亮度的同時，可以降低功率消耗。
[0003]LTPS工藝通常形成薄膜晶體管的有源層，目前的制備工藝為先沉積非晶硅(a_Si)，繼而通過激光退火工藝(Excimer Laser Annealer，簡稱ELA)將其轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑?P-Si);在多晶娃形成后，通過離子注入(Channel Doping)加入摻雜離子以對薄膜晶體管的閾值電壓(Vth)進行調(diào)節(jié)。而在離子注入摻雜離子的過程中，多晶硅的界面不可避免地會被高能離子損傷，即使通過后繼的高溫退火工藝，也僅能進行一些不徹底的修復(fù)，從而引發(fā)薄膜晶體管穩(wěn)定性變差的問題；同時，離子注入本身的能量具有一定的分布性，在后繼的活化(Activat1n)過程中，很難使得摻入的離子分布均勻且與周邊原子緊密結(jié)合，進而導(dǎo)致薄膜晶體管在外部能量(熱、光、電)的影響下產(chǎn)生額外的不穩(wěn)定性。
[0004]研宄結(jié)果表明，界面特性對于整體的薄膜晶體管特性有非常顯著的影響，因此需要其有較穩(wěn)定以及優(yōu)異的特性。由于多晶硅界面以及結(jié)晶部分的變差以及不穩(wěn)定性，薄膜晶體管特性的信賴性以及優(yōu)良性方面都會受到影響。研宄結(jié)果進一步表明，薄膜晶體管不穩(wěn)定的主要原因在于界面附近缺陷態(tài)、懸掛鍵以及可移動離子等，其中，P-Si —側(cè)體內(nèi)的缺陷態(tài)對于器件穩(wěn)定性(熱、光、電條件下)有較大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種薄膜晶體管的制備方法、薄膜晶體管、陣列基板和顯示裝置，該薄膜晶體管的制備方法能減少薄膜晶體管中的界面缺陷態(tài)及不穩(wěn)定因素，從而提升低溫多晶硅薄膜晶體管的穩(wěn)定性，獲得更穩(wěn)定的陣列基板和顯示裝置性能。
[0006]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該薄膜晶體管的制備方法，包括形成柵極、源極和漏極以及有源層的步驟，其中，形成所述有源層包括:分步形成第一多晶硅層以及位于所述第一多晶硅層上方的第二多晶硅層，以及在所述第二多晶硅層中和所述第一多晶硅層的上表層加入摻雜離子。
[0007]優(yōu)選的是，形成所述有源層的步驟具體包括:
[0008]形成第一非晶硅層；
[0009]通過第一次激光退火工藝將所述第一非晶硅層轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅谝欢嗑Ч鑼樱?br>[0010]在所述第一多晶硅層的上表面形成第二非晶硅層，并在形成所述第二非晶硅層的過程中加入摻雜離子；
[0011]對所述第二非晶硅層進行第二次激光退火工藝，使所述第一多晶硅層的上表層熔融，所述第二非晶硅層在所述第一多晶硅層的表面生長，形成第二多晶硅層并使得所述第一多晶硅層的上表層加入摻雜離子。
[0012]優(yōu)選的是，在形成所述第一非晶硅層之前，還包括形成緩沖層的步驟。
[0013]優(yōu)選的是，在形成所述第一非晶硅層與第一次激光退火工藝之間還包括第一次脫氫工藝；在形成所述第二非晶硅層與第二次激光退火工藝之間還包括第二次脫氫工藝。
[0014]優(yōu)選的是，在所述第一多晶硅層的上表面形成第二非晶硅層之前，還包括對所述第一多晶硅層進行表面處理；
[0015]對所述第一多晶硅層進行表面處理為采用氫氟酸-臭氧水-氫氟酸-氫氣水表面處理方式。
[0016]優(yōu)選的是，對所述第二非晶硅層進行第二次激光退火工藝的過程中，激光能量控制為使得所述第一多晶硅層的上表層熔融的厚度不超過10nm。
[0017]優(yōu)選的是，所述第一非晶硅層的厚度范圍為30_50nm;所述第二非晶硅層的厚度范圍為2-lOnm。
[0018]一種薄膜晶體管，包括柵極、源極和漏極以及有源層，其中，所述有源層包括多晶硅層以及設(shè)置在所述多晶硅層的上表層的摻雜離子。
[0019]優(yōu)選的是，所述多晶硅層的厚度范圍為32-60nm，設(shè)置有摻雜離子的所述多晶硅層的厚度范圍為12-20nm。
[0020]一種陣列基板，包括上述的薄膜晶體管。
[0021]一種顯示裝置，包括上述的陣列基板。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023]該薄膜晶體管的制備方法主要通過對有源層的結(jié)晶以及摻雜工藝進行優(yōu)化，避免了溝道摻雜過程對于多晶硅P-Si表面的轟擊與損傷，從而減少轟擊造成的多晶硅P-Si表面的缺陷態(tài)、懸掛鍵；同時，通過分次進行多晶硅P-Si工藝，摻雜離子相對集中于靠近界面的較窄區(qū)域內(nèi)，相比摻雜離子大范圍分布的薄膜晶體管器件而言，減少了深層陷阱和帶電雜質(zhì)的分布，改善了界面附近缺陷態(tài)、懸掛鍵以及可移動離子等不穩(wěn)定的因素。該薄膜晶體管的制備方法對LTPS (低溫多晶硅)薄膜晶體管特性等方面進行改善及優(yōu)化，從而減少了薄膜晶體管中的缺陷態(tài)及不穩(wěn)定因素，并提高薄膜晶體管的穩(wěn)定性，整體提高了薄膜晶體管的性能；
[0024]該陣列基板由于采用了具有較高穩(wěn)定性的薄膜晶體管，因此能獲得更穩(wěn)定的性會K ;
[0025]該顯示裝置由于采用了具有較高穩(wěn)定性的薄膜晶體管和相應(yīng)的陣列基板，因此能獲得更穩(wěn)定的性能。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實施例1中薄膜晶體管形成第一非晶硅層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為在圖1的基礎(chǔ)上對第一非晶硅層進行激光退火工藝的示意圖；
[0028]圖3為形成第一多晶硅層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為在圖3的基礎(chǔ)上形成第二非晶硅層的結(jié)構(gòu)示意圖
[0030]圖5為在圖4的基礎(chǔ)上第二非晶硅層進行激光退火工藝的示意圖；
[0031]圖6為形成第二多晶硅層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖中:
[0033]I —緩沖層；
[0034]2 一多晶硅層；210 —第一非晶硅層；21 —第一多晶硅層；220 —第二非晶硅層；22 —第二多晶硅層；23 —摻雜離子。
【具體實施方式】
[0035]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明薄膜晶體管的制備方法、薄膜晶體管、陣列基板和顯示裝置作進一步詳細描述。
[0036]實施例1:
[0037]本實施例提供一種薄膜晶體管的制備方法及其相應(yīng)的薄膜晶體管，該薄膜晶體管的制備方法能減少薄膜晶體管中的界面缺陷態(tài)及不穩(wěn)定因素，采用該薄膜晶體管的制備方法制備形成的薄膜晶體管穩(wěn)定性好，性能更好。
[0038]一種薄膜晶體管的制備方法，包括形成柵極、源極和漏極以及有源層的步驟，形成有源層包括:分步形成第一多晶硅層以及位于第一多晶硅層上方的第二多晶硅層，以及在第二多晶硅層中和第一多晶硅層的上表層加入摻雜離子。
[0039]以下將參照說明書附圖對該薄膜晶體管的制備方法進行詳細說明。具體的，形成有源層的步驟具體包括:
[0040]步驟SI):形成第一非晶硅層。
[0041]對于頂柵型薄膜晶體管，為了避免有源層受基板(通常為玻璃材質(zhì)的基板)雜質(zhì)的影響，在形成第一非晶硅層之前，通常還包括形成緩沖層的步驟。
[0042]如圖1所示，在該步驟中，首先在基板上沉積一層緩沖層I (Buffer Layer)，之后在緩沖層I上方沉積一層非晶硅材料形成第一非晶硅層210 (a-Si，也叫無定形硅)。第一非晶硅層210的厚度范圍為30-50nm，優(yōu)選第一非晶硅層210的厚度為40nmo
[0043]步驟S2):通過第一次激光退火工藝將第一非晶硅層轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝欢嗑Ч鑼印?br>[0044]在非晶硅沉積過程中，氫元素會通過氫鍵以及范德華力在Si中普遍存在，在進行激光退火工藝ELA時它們會以氫氣4的形式逸出從而與氧氣O 2發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)出氫爆。因此，優(yōu)選的是，在該步驟之前，即在形成第一非晶硅層210與第一次激光退火工藝之間還包括第一次脫氫工藝，去除氫元素，以防止激光退火過程發(fā)生氫爆。接著，如圖2所示，通過激光退火工藝即激光晶化工藝，將第一非晶硅層210轉(zhuǎn)變?yōu)槿鐖D3所示的第一多晶硅層21(P-Si)。
[0045]步驟S3):對第一多晶娃層進行表面處理。
[0046]在第一多晶娃層21形成后，對其表面進行表面處理，盡量減少第一多晶娃層21的表面缺陷，提升電子的傳輸性能。在該步驟中，優(yōu)選對第一多晶硅層21進行表面處理為采用氫氟酸HF-臭氧水O3-氫氟酸HF-氫氣水4表面處理方式。即先采用低濃度(1%左右)的氫氟酸溶液對第一多晶硅層21表面清洗去除雜質(zhì)，然后采用臭氧水使第一多晶硅層21的表面形成氧化硅，進而采用低濃度(1%左右)的氫氟酸溶液對第一多晶硅層21表面清洗去除雜質(zhì)，最后米用氫氣水對第一多晶娃層21進行表面處理。
[0047]這里應(yīng)該理解的是，這里的表面處理方式也可以根據(jù)需要采用其他的表面處理方式，這里不做限定。同時應(yīng)該理解的是，本步驟對第一多晶硅層進行表面處理并不是必須的，但在進行后續(xù)步驟之前先進行表面處理，能獲得較佳的表面性能，保證后續(xù)步驟的較佳效果。
[0048]步驟S4):在表面處理后的第一多晶硅層的上表面形成第二非晶硅層，并在形成第二非晶硅層的過程中加入摻雜離子。
[0049]如圖4所示，在該步驟中，在第一多晶硅層21的界面上沉積一薄層非晶硅材料形成第二非晶硅層220，并在其中加入摻雜離子23，形成摻雜性的第二非晶硅層。其中，摻雜離子23的摻雜濃度一般以得到合適的Vth為準，在實際情況中可根據(jù)薄膜晶體管的應(yīng)用場合或電路需求設(shè)定摻雜離子濃度，這里不做限定。
[0050]在LTPS工藝中，通過柵極Gate來控制源漏極(SD)之間的電流。對應(yīng)于柵極的調(diào)制能力以及通過電流本身的特性，柵絕緣層GI與多晶硅層P-Si的界面對其的影響最大。為抑制摻雜離子23的散度，該第二非晶硅層220的厚度相