專利名稱：一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器(AMOLED, Active Matrix OrganicLight Emitting Diode)薄膜晶體管及其制造方法，尤其涉及一種具有不同S因子的低溫多晶硅薄膜晶體管及將該不同S因子的薄膜晶體管置于同一基板上的制作方法。
背景技術(shù)：
有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器件(AMOLED)是主動發(fā)光器件，相比目前的主流平板顯示技術(shù)薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD )，AMOLED具 有高對比度，廣視角，低功耗，體積更薄等優(yōu)點(diǎn)，有望成為繼LCD之后的下一代平板顯示技術(shù)，是目前平板顯示技術(shù)中受到關(guān)注最多的技術(shù)之一。目前AMOLED主要使用低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS-TFT)驅(qū)動OLED發(fā)光，如圖1所示，一般而言整個有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器件包括開關(guān)薄膜晶體管(S-TFT)1、驅(qū)動薄膜晶體管(D-TFT)2和有機(jī)發(fā)光裝置(0LED)3。該S-TFT I柵極連接有掃描線4，該S-TFT I的漏極(或源極)連接有數(shù)據(jù)線5，該S-TFT I的源極(或漏極)連接D-TFT 2的柵極，該D-TFT
2的源極(或漏極)連接有電源線6，D-TFT 2的漏極(或源極)連接OLED 3的陽極，該OLED3的陰極接地，該D-TFT 2的源極(或漏極)與柵極之間連接有存儲電容7。通常要求S-TFT具有低的S因子(亞閾值擺幅)，這樣可以更有效的開啟和閉合S-TFT ;另外則要求D-TFT具有較高的S因子，這樣可以更有利于灰階控制。但是當(dāng)制作整個TFT基板時，限于現(xiàn)有工藝，一般將S-TFT和D-TFT做成相同性能參數(shù)的薄膜晶體管，因此不利于有效開啟和閉合S-TFT及灰階控制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有不同S因子的開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管，其包括開關(guān)薄膜晶體管與驅(qū)動薄膜晶體管，該驅(qū)動薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)為其底部為緩沖層，該緩沖層上設(shè)有多晶硅，該多晶硅與緩沖層上包覆有柵極絕緣層，該柵極絕緣層上設(shè)有柵極，該柵極與柵極絕緣層上包覆有介電層，并在介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成源極接觸孔以及漏極接觸孔，在源極接觸孔與漏極接觸孔上分別形成源極與漏極，在驅(qū)動薄膜晶體管的最上方設(shè)有包覆源極、漏極與介電層的鈍化層；該驅(qū)動薄膜晶體管的漏極區(qū)形成導(dǎo)通孔用以連接驅(qū)動有機(jī)發(fā)光器件發(fā)光的陽極材料，并在柵極和多晶硅交疊區(qū)的上方形成鈍化層開孔。所述開關(guān)薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)為其底部為緩沖層，該緩沖層上設(shè)有多晶硅，該多晶硅與緩沖層上包覆有柵極絕緣層，該柵極絕緣層上設(shè)有柵極，該柵極與柵極絕緣層上包覆有介電層，并在介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成源極接觸孔以及漏極接觸孔，在源極接觸孔與漏極接觸孔上分別形成源極與漏極，在開關(guān)薄膜晶體管的最上方設(shè)有包覆源極、漏極與介電層的鈍化層。
所述鈍化層開孔為圓形或多邊形，且大小能夠調(diào)節(jié)。所述沉積柵極絕緣層為氧化硅層、氮化硅層或復(fù)合絕緣層，所述柵極的材質(zhì)為鋁、鎢、鉻、鑰或金屬化合物；所述介電層材料為氧化硅、氮化硅或復(fù)合介電層；所述鈍化層為
氮化娃層。本發(fā)明還提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，該方法包括如下步驟
(O首先在陣列基板上沉積一層緩沖層，在緩沖層上形成多晶硅；
(2)在具有多晶硅圖案的基板上沉積柵極絕緣層，在柵極絕緣層上形成柵極金屬圖
案；
(3 )在具有柵極金屬圖案的基板表面上，再沉積一介電層；在介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成一源極接觸孔與一漏極接觸孔；
(4)在具有接觸孔的基板表面上沉積一導(dǎo)電材料，利用光刻及刻蝕工序，形成源極和漏
極；
(5)在整個基板表面沉積鈍化層，如此形成開關(guān)薄膜晶體管；
所述低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法還包括如下步驟
(6)在漏極區(qū)形成導(dǎo)通孔用以連接驅(qū)動有機(jī)發(fā)光器件發(fā)光的陽極材料，并在柵極和多晶硅交疊區(qū)的上方形成大小可調(diào)節(jié)的鈍化層開孔，借此形成驅(qū)動薄膜晶體管。所述步驟(I)中沉積緩沖層、所述步驟(2)中沉積柵極絕緣層及所述步驟(5)中沉積鈍化層均采用化學(xué)氣相沉積方法。 所述步驟(I)中，在所述緩沖層上使用化學(xué)氣相沉積方法沉積非晶硅層，并采用準(zhǔn)分子激光退火或固相結(jié)晶方法將非晶硅晶化為所述多晶硅。所述步驟(3)中，采用光刻和刻蝕工序在源極歐姆接觸區(qū)域以及漏極歐姆區(qū)域的上方的介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成所述源極接觸孔與漏極接觸孔。所述步驟(2)具體包括，在所述柵極絕緣層上通過物理氣相沉積方法形成一金屬層，經(jīng)過光刻以及刻蝕工序后形成柵極金屬圖案。鈍化層開孔采用光刻工藝在柵極與多晶硅交疊區(qū)的上方鈍化層形成。本發(fā)明采用在驅(qū)動TFT上方的鈍化層開孔的方式獲得具有較高S因子的驅(qū)動TFT，同時開關(guān)TFT的S因子不變。利用本發(fā)明的工藝方法，可使同一片基板上的開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT具有不同的S因子，克服了低溫多晶硅薄膜晶體管制作中具有挑戰(zhàn)性的難題。


圖1為有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器的像素結(jié)構(gòu)等效電路 圖2為本發(fā)明中開關(guān)TFT (S-TFT)平面示意 圖3為沿圖2中A-A線的剖面示意 圖4為本發(fā)明中驅(qū)動TFT (D-TFT)平面示意 圖5為沿圖4中B-B線的剖面示意 圖6為本發(fā)明的方法中形成緩沖層及多晶硅圖案示意 圖7為本發(fā)明的方法中形成柵極絕緣層及柵極圖案示意 圖8為本發(fā)明的方法中形成介電層及源/漏極接觸孔示意 圖9為本發(fā)明的方法中形成源漏金屬電極示意圖。
具體實(shí)施例方式為便于對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與方法及達(dá)到的效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。圖2與圖4分別是本發(fā)明中開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT的平面示意圖，圖3和圖5分別是本發(fā)明中開關(guān)TFT (S-TFT)和驅(qū)動TFT (D-TFT)的剖面示意圖。如圖3所示，以開關(guān)TFT為例，該開關(guān)TFT底部為緩沖層10，該緩沖層10上設(shè)有多晶硅11，該多晶硅11與緩沖層10上包覆有柵極絕緣層12，該柵極絕緣層12上設(shè)有金屬柵極13，該柵極13與柵極絕緣層12上包覆有介電層14，并在源極歐姆接觸區(qū)域以及漏極歐姆區(qū)域的上方的介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成一直達(dá)源極的接觸孔以及漏極的接觸孔，即源/漏極接觸孔15(如圖8所示)，在源/漏極接觸孔上形成源/漏極16，在最上方設(shè)有包覆源/漏極16與介電層14的鈍化層17。如圖5所示，驅(qū)動TFT與開關(guān)TFT的結(jié)構(gòu)相似，不同之處在于，驅(qū)動TFT的鈍化層17在漏極區(qū)形成導(dǎo)通孔170，該導(dǎo)通孔18用以連接驅(qū)動有機(jī)發(fā)光器件(OLED)發(fā)光的陽極材料，并在柵極13和多晶硅11交疊區(qū)的上方形成鈍化層開孔171，該鈍化層開孔171可為方形、圓形或其他多邊形形狀，且孔的大小可調(diào)。 圖6至圖9所示為S-TFT和D-TFT從緩沖層到源/漏極制作的過程。如圖6所示,首先在陣列基板(玻璃)上使用化學(xué)氣相沉積(CVD, Chemical VaporDeposition)方法沉積一層緩沖層；在緩沖層上使用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法沉積非晶硅層；并采用準(zhǔn)分子激光退火(ELA)或固相結(jié)晶(SPC)方法將非晶硅晶化為多晶硅，經(jīng)過光刻及刻蝕工序后形成多晶硅圖案。如圖7所示，通過化學(xué)氣相沉積(CVD)方法在具有多晶硅圖案的玻璃基板上沉積柵極絕緣層，如氧化硅層、氮化硅層或復(fù)合絕緣層；通過物理氣相沉積(PVD，PhysicalVapor Deposition)方法在絕緣層上形成一金屬層,該金屬層可以是一招層、一鶴層、一鉻層、一層鑰或其他金屬及金屬化合物導(dǎo)電層，經(jīng)過光刻以及刻蝕工序后形成柵極金屬圖案。如圖8所不,在具有柵極金屬圖案的玻璃基板表面上,再沉積一介電層,該介電層材料可以為氧化硅、氮化硅或復(fù)合介電層；接著利用光刻和刻蝕工序在源極歐姆接觸區(qū)域以及漏極歐姆區(qū)域的上方的介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成一直達(dá)源極的接觸孔以及直達(dá)漏極的接觸孔。如圖9所示，在具有接觸孔的基板表面上沉積一導(dǎo)電材料，如一鋁層、一鎢層、一鉻層或其他金屬單層或復(fù)合多層導(dǎo)電層。接著利用光刻及刻蝕工序，形成源極和漏極，這樣就可以把信號從源極電連接至漏極。通過化學(xué)氣相沉積(CVD)方法在整個基板表面沉積鈍化層(Passivation Layer),鈍化層可以是氮化硅層，且氮化層中氫的含量較高，如此形成開關(guān)TFT。如圖5所示，使用光刻步驟在驅(qū)動TFT的漏極區(qū)形成導(dǎo)通孔用以連接驅(qū)動有機(jī)發(fā)光器件(OLED)發(fā)光的陽極材料，并采用光刻工藝在柵極和多晶硅交疊區(qū)的上方的鈍化層形成鈍化層開孔，孔的大小可根據(jù)需要調(diào)整。本發(fā)明采用在驅(qū)動TFT上方的鈍化層開孔的方式獲得具有較高S因子的驅(qū)動TFT，同時開關(guān)TFT的S因子不變。通過本發(fā)明的實(shí)施例，驅(qū)動TFT的S因子在0. 3^0. 6，而開關(guān)TFT的S因子維持在0. 3。
利用本發(fā)明的工藝方法，可使同一片基板上的開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT具有不同的S因子，克服了低溫多晶硅薄膜晶體管制作中具有挑戰(zhàn)性的難題。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種低溫多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，其包括開關(guān)薄膜晶體管與驅(qū)動薄膜晶體管，該驅(qū)動薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)為其底部為緩沖層，該緩沖層上設(shè)有多晶硅，該多晶硅與緩沖層上包覆有柵極絕緣層，該柵極絕緣層上設(shè)有柵極，該柵極與柵極絕緣層上包覆有介電層，并在介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成源極接觸孔以及漏極接觸孔，在源極接觸孔與漏極接觸孔上分別形成源極與漏極，在驅(qū)動薄膜晶體管的最上方設(shè)有包覆源極、漏極與介電層的鈍化層；該驅(qū)動薄膜晶體管的漏極區(qū)形成導(dǎo)通孔用以連接驅(qū)動有機(jī)發(fā)光器件發(fā)光的陽極材料，并在柵極和多晶硅交疊區(qū)的上方形成鈍化層開孔。
2.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，所述開關(guān)薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)為其底部為緩沖層，該緩沖層上設(shè)有多晶硅，該多晶硅與緩沖層上包覆有柵極絕緣層，該柵極絕緣層上設(shè)有柵極，該柵極與柵極絕緣層上包覆有介電層，并在介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成源極接觸孔以及漏極接觸孔，在源極接觸孔與漏極接觸孔上分別形成源極與漏極，在開關(guān)薄膜晶體管的最上方設(shè)有包覆源極、漏極與介電層的鈍化層。
3.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，所述鈍化層開孔為圓形或多邊形，且大小能夠調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜晶體管，其特征在于，所述沉積柵極絕緣層為氧化硅層、氮化硅層或復(fù)合絕緣層，所述柵極的材質(zhì)為鋁、鎢、鉻、鑰或金屬化合物；所述介電層材料為氧化娃、氮化娃或復(fù)合介電層；所述鈍化層為氮化娃層。
5.一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(O首先在陣列基板上沉積一層緩沖層，在緩沖層上形成多晶硅；(2)在具有多晶硅圖案的基板上沉積柵極絕緣層，在柵極絕緣層上形成柵極金屬圖(3 )在具有柵極金屬圖案的基板表面上，再沉積一介電層；在介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成一源極接觸孔與一漏極接觸孔；(4)在具有接觸孔的基板表面上沉積一導(dǎo)電材料，利用光刻及刻蝕工序，形成源極和漏極；(5)在整個基板表面沉積鈍化層，如此形成開關(guān)薄膜晶體管；所述低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法還包括如下步驟(6)在漏極區(qū)形成導(dǎo)通孔用以連接驅(qū)動有機(jī)發(fā)光器件發(fā)光的陽極材料，并在柵極和多晶硅交疊區(qū)的上方形成大小可調(diào)節(jié)的鈍化層開孔，借此形成驅(qū)動薄膜晶體管。
6.如權(quán)利要求5所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟(I) 中沉積緩沖層、所述步驟(2)中沉積柵極絕緣層及所述步驟(5)中沉積鈍化層均采用化學(xué)氣相沉積方法。
7.如權(quán)利要求5所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟(I) 中，在所述緩沖層上使用化學(xué)氣相沉積方法沉積非晶硅層，并采用準(zhǔn)分子激光退火或固相結(jié)晶方法將非晶硅晶化為所述多晶硅。
8.如權(quán)利要求5所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟(3) 中，采用光刻和刻蝕工序在源極歐姆接觸區(qū)域以及漏極歐姆區(qū)域的上方的介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成所述源極接觸孔與漏極接觸孔。
9.如權(quán)利要求5所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括，在所述柵極絕緣層上通過物理氣相沉積方法形成一金屬層，經(jīng)過光刻以及刻蝕工序后形成柵極金屬圖案。
10.如權(quán)利要求5所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，鈍化層開孔采用光刻工藝在柵極與多晶硅交疊區(qū)的上方鈍化層形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法，該低溫多晶硅薄膜晶體管包括開關(guān)薄膜晶體管與驅(qū)動薄膜晶體管，該驅(qū)動薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)由下至上依次為緩沖層、多晶硅、柵極絕緣層、柵極、介電層與鈍化層，并在介電層以及絕緣層之內(nèi)分別形成源極接觸孔以及漏極接觸孔，在源極接觸孔與漏極接觸孔上分別形成源極與漏極；在驅(qū)動薄膜晶體管的漏極區(qū)形成導(dǎo)通孔用以連接驅(qū)動有機(jī)發(fā)光器件發(fā)光的陽極材料，并在柵極和多晶硅交疊區(qū)的上方形成鈍化層開孔。本發(fā)明可使同一片基板上的開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT具有不同的S因子。
文檔編號H01L51/10GK103022355SQ20121056244
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者葛泳, 邱勇, 黃秀頎, 劉玉成, 朱濤 申請人:昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司