[發(fā)明專利]柵極絕緣層、TFT、陣列基板、顯示裝置以及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110306262.7
• 申請(qǐng)日: 2011-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102629555A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京京東方光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/283
• 分類號(hào): H01L21/283;H01L21/336;H01L21/77;H01L29/423;H01L29/786;H01L27/12;G02F1/1368;G02F1/1362;C23C16/44;C23C16/34
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顯示器領(lǐng)域，尤其涉及一種柵極絕緣層、薄膜晶體管(Thin?Film?Transistor，TFT)、陣列基板、顯示裝置以及制備方法。

背景技術(shù)

由于平板顯示器，例如液晶顯示器(Liquid?Crystal?Display，LCD)，具有輕薄、省電等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于筆記本、臺(tái)式機(jī)、數(shù)字相機(jī)、投影儀及平板電視等電子產(chǎn)品上。上述LCD主要為有源矩陣液晶顯示器(Active?Matrix?Liquid?Crystal?Display，AM-LCD)模式。所述AM-LCD模式，是通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路部分的TFT作為開(kāi)關(guān)，為像素電極輸出信號(hào)，控制液晶的偏轉(zhuǎn)的。

TFT的性能決定了LCD的顯示品質(zhì)。TFT的性能越高，LCD的顯示品質(zhì)參數(shù)中的響應(yīng)時(shí)間越小，LCD的顯示品質(zhì)越高。而TFT性能的提高，主要取決于其內(nèi)等效載流子的遷移率，TFT內(nèi)的等效載流子的遷移率越高，開(kāi)關(guān)頻率越高，TFT的性能也就越高。

常見(jiàn)的TFT結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：玻璃基板11、柵極12、第一氮化硅層13、第二氮化硅層14、有源半導(dǎo)體層15和源電極/漏電極層16，其中，第一氮化硅層13和第二氮化硅層14構(gòu)成柵極絕緣層，柵極12附于玻璃基板11之上，在柵極12和有源半導(dǎo)體層15之間涂覆柵極絕緣層(也即涂覆第一氮化硅層13和第二氮化硅層14)，源電極/漏電極層16涂覆在有源半導(dǎo)體層15之上。

在TFT的批量生產(chǎn)中，可采用非晶硅(amorphous?Silicon，a-Si)作為有源半導(dǎo)體層，采用磷摻雜的N+非晶硅作為有源半導(dǎo)體層與源電極/漏電極層的接觸層。非晶硅是一種直接能帶半導(dǎo)體，其內(nèi)電子在電場(chǎng)的作用下不需要聲子的幫助就可以產(chǎn)生電流，但其內(nèi)部有較多的缺陷(如懸掛鍵、空穴等)。

在圖1所示的TFT中，載流子的遷移率較低，這是因?yàn)椋?/p>

一方面，盡管TFT中非晶硅的載流子實(shí)際遷移率μ₀在10cm²/(V*s)左右，但由于作為有源半導(dǎo)體層的非晶硅缺陷數(shù)目太多，柵極所吸引的大部分電荷在流向源電極/漏電極層的過(guò)程中，被攫取在非晶硅的缺陷(如懸掛鍵、空穴等)中而無(wú)法提供導(dǎo)電能力，使得等效載流子遷移率低于1cm²(V*s)。

另一方面，有源半導(dǎo)體層和第二氮化硅層接觸，形成界面區(qū)域，由于構(gòu)成所述有源半導(dǎo)體層的氫化非晶硅(a-Si:H)和構(gòu)成所述第二氮化硅層的氫化非晶氮化硅(a-SiN_x:H)是兩種不同的非晶材料，由于晶體氮化硅為六方晶系，晶體硅為即金剛石結(jié)構(gòu)，非晶氮化硅和非晶硅盡管是無(wú)定形態(tài)的，長(zhǎng)程無(wú)序的，但是短程依然有序，部分仍然有短層的微晶或者亞晶存在的，因此，a-Si:H和a-SiN_x:H在結(jié)構(gòu)上存在很大的差異，因而在a-Si:H與a-SiN_x:H的界面區(qū)域的原子排列非常混亂，存在著大量的畸變和缺陷(如空穴、位錯(cuò)、層錯(cuò))。具體的，在靠近界面區(qū)域的a-Si:H層的勢(shì)阱層中，存在著厚度約為的應(yīng)變層和厚度約為的過(guò)渡層。應(yīng)變層中含有大量的晶格畸變，過(guò)渡層中含有大量的空穴、位錯(cuò)，層錯(cuò)等缺陷。所述應(yīng)變層和過(guò)渡層產(chǎn)生的晶格畸變和缺陷將會(huì)對(duì)載流子進(jìn)行捕獲和散射，相對(duì)而言，產(chǎn)生的缺陷對(duì)載流子的捕獲和散射的能力更強(qiáng)，導(dǎo)致絕大部分的載流子在傳輸中損失，使得流入源電極/漏電極層的等效載流子遷移率低。

為了提高載流子的遷移率，通常在柵極絕緣層沉積完成之后，對(duì)柵極絕緣層表面進(jìn)行氫氣(H₂)等離子體處理，使得柵極絕緣層表面的未飽和鍵飽和，達(dá)到減少缺陷的目的。這種工藝可以在一定程度上提高載流子的遷移率，但是實(shí)驗(yàn)表明等效載流子遷移率仍然低于1cm²/(V*s)，導(dǎo)致TFT的性能較差。

綜上所述，目前在TFT內(nèi)載流子的遷移過(guò)程中，由于受到有源半導(dǎo)體層中非晶硅的缺陷以及界面區(qū)域中晶格畸變和缺陷的影響，導(dǎo)致大部分的載流子在傳輸過(guò)程中損失，即使對(duì)柵極絕緣層表面進(jìn)行H₂等離子體處理，等效載流子遷移率仍然不高，使得TFT的性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種柵極絕緣層、TFT、陣列基板、顯示裝置以及制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中因TFT載流子遷移速率低導(dǎo)致TFT性能差的問(wèn)題。

一種柵極絕緣層的制備方法，包括：

沉積第一氮化硅層和第二氮化硅層；

在所述第二氮化硅層上沉積氮摻雜非晶硅層。

一種薄膜晶體管制備方法，包括：利用上述柵極絕緣層的制備方法來(lái)制備柵絕緣層。