[發明專利]薄膜晶體管及其制備方法、顯示基板

在審

• 申請號: 201710333559.X
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107134483A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 張慧娟
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01L29/16
• 分類號: H01L29/16;H01L21/336;H01L29/786
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 羅瑞芝,陳源

技術領域

本發明屬于顯示技術領域，具體涉及一種薄膜晶體管及其制備方法、顯示基板。

背景技術

多晶硅薄膜技術廣泛應用于圖像傳感器和薄膜晶體管(Thin Film Transistor，簡稱TFT)等微電子技術領域，并進一步延展至包括薄膜晶體管的平板顯示領域，例如在液晶顯示(Liquid Crystal Display，簡稱LCD)和有機電致發光顯示(Organic Light Emitting Diode，簡稱OLED)中，pSi-TFT相比aSi-TFT具有遷移率高等許多優點，pSi-TFT即采用低溫多晶硅材料(Low Temperature Poly Silicon，又簡稱為LTPS)作為有源層形成薄膜晶體管，aSi-TFT即采用非晶硅材料作為有源層形成薄膜晶體管。

目前，眾多研究學者采用多種方法制備多晶硅薄膜，包括如預淀積法、固相晶化法、脈沖快速熱燒結法和準分子激光晶化法等方法，其中以準分子激光晶化法具有結晶度高、大面積均勻制備、襯底溫度低和表面平整度高等優點，具有廣闊的應用前景。

在薄膜晶體管的制備過程中，多晶硅基板的粗糙度(roughness)直接影響薄膜晶體管的漏電流，多晶硅基板的粗糙度越大，漏電流越大。究其原因，多晶硅的粗糙度，相關于多晶硅在晶化過程的冷卻速度，冷卻速率越快，多晶硅表面的粗糙度越大。

如何制備一種粗糙度小的多晶硅基板，從而獲得較好性能的薄膜晶體管成為目前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中上述不足，提供一種薄膜晶體管及其制備方法、顯示基板，至少部分解決了多晶硅表面的粗糙度問題。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是該薄膜晶體管的制備方法，包括形成柵極、源極和漏極的步驟，還包括：

在形成所述柵極、所述源極和所述漏極之前，形成依次層疊設置的第一非晶硅層、絕緣層和第二非晶硅層；

通過晶化工藝使得所述第一非晶硅層形成第一多晶硅層、以及使得所述第二非晶硅層形成第二多晶硅層，所述晶化工藝的能量以及所述第一多晶硅層晶化后釋放的能量使得所述第二多晶硅層的晶化時間大于所述第一多晶硅層的晶化時間，所述第二多晶硅層的晶粒尺寸大于所述第一多晶硅層的晶粒尺寸。

優選的是，所述晶化工藝為綠色激光晶化工藝，綠色激光晶化工藝的波長范圍為532～556nm，能量密度范圍為400-500mJ/cm²。

優選的是，使用綠色激光晶化設備完成激光晶化，對包括所述第一非晶硅層和所述第二非晶硅層的基板進行掃描，激光掃描周期范圍為8kHz-12kHz。

優選的是，在進行綠色激光晶化工藝之前，還包括對包括所述第一非晶硅層和所述第二非晶硅層的基板放入退火爐中進行去氫處理的步驟。

優選的是，還包括：所述第二多晶硅層在對應著形成所述源極的區域和對應著形成所述漏極的區域進行摻雜。

優選的是，在所述第二多晶硅的上方依次形成柵絕緣層、所述柵極、層間介質層、以及同層設置的所述源極和所述漏極。

一種薄膜晶體管，包括柵極、源極和漏極，在所述柵極、所述源極和所述漏極的下方還包括依次層疊設置的第一多晶硅層、絕緣層和第二多晶硅層，所述第二多晶硅層的晶粒尺寸大于所述第一多晶硅層的晶粒尺寸。

優選的是，所述第一多晶硅層和所述第二多晶硅層由非晶硅材料經綠色激光晶化工藝晶化而成，所述絕緣層采用二氧化硅材料形成。

優選的是，所述第一多晶硅層的厚度范圍為50-70nm，所述第二多晶硅層的厚度范圍為50-70nm，所述絕緣層的厚度范圍為40-100nm。

一種顯示基板，包括上述的薄膜晶體管。

本發明的有益效果是：該薄膜晶體管及其制備方法，通過對形成多晶硅層的絕緣層和兩層非晶硅層疊層設計，并采用綠色激光晶化工藝進行晶化，晶化過程的冷卻速率降低，達到改善多晶硅基板表面粗糙度的效果，降低了薄膜晶體管的漏電流，進而改善了薄膜晶體管的性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例1中薄膜晶體管局部結構的剖視圖；

圖2為圖1中通過綠色晶化工藝形成多晶硅層的示意圖；

圖3為本發明實施例1中薄膜晶體管的結構示意圖；

附圖標識中：

1－襯底；2－緩沖層；3－多晶混夾層；4－柵絕緣層；5－柵極；6－層間介質層；7－源極；8－漏極；

31－第一非晶硅層；32－絕緣層；33－第二非晶硅層；