[發明專利]低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201810938109.8
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109148596B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 張佳純
• 申請（專利權）人: 武漢華星光電半導體顯示技術有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;陽志全

本發明公開了一種低溫多晶硅薄膜晶體管，包括基底、設于基底上方的多晶硅層以及設于多晶硅層上方的第一絕緣層、源/漏極，源/漏極位于第一絕緣層上方、穿過第一絕緣層并延伸至多晶硅層；第一絕緣層包括層疊設置的第一子絕緣層和第二子絕緣層，第一子絕緣層相對于第二子絕緣層更靠近多晶硅層，且第一子絕緣層內的氫原子含量高于第二子絕緣層。本發明還公開了一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法。在高溫退火時，氫原子含量更高的第一子絕緣層內的氫原子向下擴散至多晶硅層而與懸空鍵結合，氫原子向下擴散效果更明顯，可以明顯提高低溫多晶硅的電子遷移率，進而提高LTPS器件的開態電流和響應速度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法。

背景技術

LTPS-TFT LCD(Low Temperature Poly-silicon Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，低溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示器)具有高分辨率、反應速度快、高亮度、高開口率等優點，加上由于LTPS-TFT LCD的硅結晶排列較a-Si有次序，使得電子移動率相對高100倍以上，可以將外圍驅動電路同時制作在玻璃基板上，達到系統整合的目標、節省空間及驅動IC的成本。

LTPS-TFT LCD的最大優勢在于超薄、重量輕、低耗電，可以提供更艷麗的色彩和更清晰的影像，其生產工藝是先用等離子體增強化學氣相沉積的方法形成非晶硅(簡稱A-Si)，A-Si經過高溫去氫后用激光退火形成P-Si(Poly-Si，即多晶硅)。A-Si高溫下去氫會形成大量的Si-懸空鍵，在LTPS工藝中，一般是通過沉積高含氫的SiN_x作為Source(源)/Drain(漏)電極的層間絕緣層(Inter Layer Dielectric，簡稱ILD-SIN)，然后通過高溫退火讓ILD-SIN中的Si-H鍵斷裂，H向下擴散到P-Si，與P-Si中的Si-H懸空鍵結合，可以提高LTPS的電子遷移率，進而提高LTPS器件的開態電流和響應速度。

ILD-SIN一般是采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等離子體增強化學氣相沉積法)方式進行沉積，由于plasma(等離子體)的均勻性比較差，會造成ILD-SIN的H含量均勻性比較差，在實際生產中發現LTPS的電子遷移的均勻性較差，LTPSCMOS P-TFT的閾值電壓Vth分布圖中，LTPS CMOS P-TFT中心區域Vth約為-2.5V，而四角區域約為-0.8V，差異較大，在形成成品后，中心區域和邊緣區的成品驅動電壓會有差異，導致部分產品會出現閃屏的現象。

發明內容

鑒于現有技術存在的不足，本發明提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法，既能保證LTPS的電子遷移率，又能提高電子遷移的均勻性，避免閃屏現象。

為了實現上述的目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種低溫多晶硅薄膜晶體管，包括基底、設于所述基底上方的多晶硅層以及設于所述多晶硅層上方的第一絕緣層、源/漏極，所述源/漏極位于所述第一絕緣層上方、穿過所述第一絕緣層并延伸至所述多晶硅層；所述第一絕緣層包括層疊設置的第一子絕緣層和第二子絕緣層，所述第一子絕緣層相對于所述第二子絕緣層更靠近所述多晶硅層，且所述第一子絕緣層內的氫原子含量高于所述第二子絕緣層。

作為其中一種實施方式，所述低溫多晶硅薄膜晶體管還包括柵極，所述柵極設于所述多晶硅層與所述第二子絕緣層之間。

作為其中一種實施方式，所述柵極設于所述多晶硅層與所述第一子絕緣層之間；所述低溫多晶硅薄膜晶體管還包括第二絕緣層，所述第二絕緣層設于所述柵極與所述多晶硅層之間。

或者，所述柵極設于所述第一子絕緣層與所述第二子絕緣層之間。

作為其中一種實施方式，所述低溫多晶硅薄膜晶體管還包括設于所述基底與所述多晶硅層之間的緩沖層。