[發(fā)明專利]低溫多晶硅薄膜晶體管、其制備方法及陣列基板與顯示裝置

有效

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• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104078621A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 白妮妮;張琨鵬;康峰;高鵬飛;韓帥;劉宇
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司;鄂爾多斯市源盛光電有限責任公司
• 主分類號: H01L51/52
• 分類號: H01L51/52;H01L51/56;H01L27/32
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發(fā)明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種低溫多晶硅薄膜晶體管、其制備方法及陣列基板與顯示裝置。

背景技術

隨著平面顯示器技術的蓬勃發(fā)展，有源矩陣式有機發(fā)光顯示器(Active?Matrix?Organic?Light?Emitting?Diode,簡稱AMOLED)由于其具有更輕薄、自發(fā)光和高反應速率等優(yōu)良特性，成為未來顯示器發(fā)展的趨勢。其可以包括依次形成在基板上的有源開關、絕緣層、透明電極、發(fā)光層和金屬電極，其中，有源開關通過接觸孔與透明電極連接，以控制圖像數據的寫入。目前，為適應AMOLED尺寸大型化的發(fā)展，有源開關通常采用低溫多晶硅薄膜晶體管(Low?Temperature?Poly-silicon?TFT,簡稱LTPS-TFT)作為像素開關控制元件；而用于制備LTPS-TFT的低溫多晶硅薄膜的品質好壞與否對于LTPS-TFT的電性表現有著直接影響，因此，低溫多晶硅薄膜的制造技術也越來越受到重視。

在LTPS-TFT及半導體器件的制備工藝中，有源層的形成一般都是先沉積一定厚度的非晶硅層，然后采用特殊工藝使非晶硅晶化形成多晶硅，以提高有源層中載流子的遷移率。目前非晶硅晶化技術采用的主要工藝為準分子激光晶化(ELA)。

在ELA工藝中，其晶化方法是采用一定波長的高能量的激光照射于非晶硅薄膜表面，經照射后硅薄膜表面的溫度迅速升至1400℃左右，此時非晶硅呈熔融狀態(tài)，當激光能量撤離后，基板迅速冷卻，在冷卻過程中非晶硅晶化形成多晶硅。在該過程中，基板的冷卻速度過快，晶粒沒有足夠的時間生長，導致晶粒尺寸較小，載流子遷移率較低，TFT及半導體器件的反應速度慢且功耗高，產品競爭力無法得到提升等問題。

發(fā)明內容

(一)要解決的技術問題

本發(fā)明要解決的技術問題是如何克服非晶硅晶化形成多晶硅的過程中，基板的冷卻速度過快，晶粒沒有足夠的時間生長，導致晶粒尺寸較小，載流子遷移率較低，TFT及半導體器件的反應速度慢且功耗高，產品競爭力無法得到提升等問題。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管，所述低溫多晶硅薄膜晶體管包括基板、在基板上形成的緩沖層，以及通過構圖工藝在緩沖層上形成的有源層，此外，在所述的有源層上還形成有絕熱保溫層。

其中，所述有源層的邊緣未被絕熱保溫層覆蓋。優(yōu)選所述未被絕熱保溫層覆蓋的所述有源層的邊緣寬度為不大于有源層寬度的1/4。

其中，所述絕熱保溫層通過噴涂工藝形成，其厚度范圍為

其中，所述絕熱保溫層由耐高溫抗壓、導熱系數低、粘附性好的材料制備而成，在高溫下對有源層不會產生不良影響。

具體而言，所述絕熱保溫層的材料包括氮化硅和氧化硅(優(yōu)選但不限于氮化硅、氧化硅)。

進一步地，本發(fā)明所述的低溫多晶硅薄膜晶體管還包括在所述絕熱保溫層的上方依次形成的柵絕緣層、柵電極、層間絕緣層、以及源電極和漏電極，所述源電極和漏電極分別通過貫穿層間絕緣層、柵絕緣層及絕熱保溫層的過孔與所述有源層的兩端連接。

本發(fā)明同時提供了一種用于制備低溫多晶硅薄膜晶體管的方法，具體為：提供一基板，在基板上形成緩沖層；通過構圖工藝在緩沖層上形成有源層；在所述的有源層上形成絕熱保溫層。

其中，所述有源層的邊緣未被絕熱保溫層覆蓋。

優(yōu)選所述未被絕熱保溫層覆蓋的所述有源層的邊緣寬度為不大于有源層寬度的1/4。

此外，所述方法還包括在所述絕熱保溫層的上方沉積柵絕緣層；在所述柵絕緣層上方形成柵金屬薄膜，通過構圖工藝形成柵電極的圖案，并對所述有源層兩端的區(qū)域進行摻雜處理以形成離子摻雜區(qū)；在所述柵電極上方形成層間絕緣層，并通過構圖工藝形成貫穿所述絕熱保溫層、柵絕緣層和層間絕緣層的絕緣層過孔，從而露出所述有源層兩端的離子摻雜區(qū)；在所述層間絕緣層上方形成源漏金屬薄膜，并通過構圖工藝形成源電極和漏電極，所述源電極和漏電極分別通過所述絕緣層過孔與所述有源層兩端的離子摻雜區(qū)連接。

本發(fā)明進一步提供了一種陣列基板，包含上述的低溫多晶硅薄膜晶體管。

本發(fā)明還提供了含有上述陣列基板的顯示裝置。

(三)有益效果

本發(fā)明針對LTPS-TFT或半導體器件的結構設計了絕熱保溫層，以減緩ELA過程中基板的冷卻速率，增大多晶硅的晶粒尺寸，提高TFT的電學性能。