本發(fā)明涉及MOS晶體管的制作工藝，特別涉及一種NMOS晶體管、PMOS晶體管、CMOS晶體管及其制作方法。

背景技術(shù)：

隨著光電與半導(dǎo)體技術(shù)的演進，也帶動了平板顯示器(Flat Panel Display)的蓬勃發(fā)展，而在諸多平板顯示器中，液晶顯示器(Liquid Crystal Display，簡稱LCD)因具有高空間利用效率、低消耗功率、無輻射以及低電磁干擾等諸多優(yōu)越特性，已成為市場的主流。

目前，作為LCD的開關(guān)元件而廣泛采用的是非晶硅薄膜三極管(a-Si TFT)，但a-Si TFT LCD在滿足薄型、輕量、高精細度、高亮度、高可靠性、低功耗等要求仍受到限制。低溫多晶硅(Lower Temperature Polycrystal Silicon，LTPS)TFT LCD與a-Si TFT LCD相比，在滿足上述要求方面，具有明顯優(yōu)勢。

但在目前的LTPS TFT中，其開關(guān)響應(yīng)時間較長、開口率較低且極易產(chǎn)生柵極漏電流，不利于液晶顯示器的顯示品質(zhì)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種NMOS晶體管，其包括：在基板上的遮光層以及覆蓋所述遮光層的緩沖層；在所述緩沖層上的第一絕緣層以及在所述第一絕緣層上的石墨烯層；分別位于所述第一絕緣層兩側(cè)的多晶硅層，所述多晶硅層沿著遠離所述石墨烯層的方向順序包括與所述石墨烯層接觸的未摻雜部、與所述未摻雜部接觸的N型輕摻雜部以及與所述N型輕摻雜部接觸的N型重摻雜部；在所述緩沖層上且覆蓋所述多晶硅層和所述石墨烯層的第二絕緣層；在所述第二絕緣層上且彼此間隔的第一柵極和第二柵極；在所述第二絕緣層上且覆蓋所述第一柵極和所述第二柵極的第三絕緣層；在所述第三絕緣層上的源極和漏極；所述源極貫穿所述第三絕緣層和所述第二絕緣層與兩N型重摻雜部之一接觸，所述漏極貫穿所述第三絕緣層和所述第二絕緣層與兩N型重摻雜部之另一接觸。

進一步地，所述第一柵極與兩未摻雜部之一相對，所述第二柵極與兩未摻雜部之另一相對。

進一步地，所述NMOS晶體管還包括：在所述第三絕緣層上且覆蓋所述源極和所述漏極的平坦層；在所述平坦層中的通孔，所述通孔將所述漏極暴露。

本發(fā)明的另一目的還在于提供一種PMOS晶體管，其包括：在基板上的遮光層以及覆蓋所述遮光層的緩沖層；在所述緩沖層上的第一絕緣層以及在所述第一絕緣層上的石墨烯層；分別位于所述第一絕緣層兩側(cè)的多晶硅層，所述多晶硅層沿著遠離所述石墨烯層的方向順序包括與所述石墨烯層接觸的未摻雜部以及與所述未摻雜部接觸的P型重摻雜部；在所述緩沖層上且覆蓋所述多晶硅層和所述石墨烯層的第二絕緣層；在所述第二絕緣層上且彼此間隔的第一柵極和第二柵極；在所述第二絕緣層上且覆蓋所述第一柵極和所述第二柵極的第三絕緣層；在所述第三絕緣層上的源極和漏極；所述源極貫穿所述第三絕緣層和所述第二絕緣層與兩P型重摻雜部之一接觸，所述漏極貫穿所述第三絕緣層和所述第二絕緣層與兩P型重摻雜部之另一接觸。

進一步地，所述PMOS晶體管還包括：在所述第三絕緣層上且覆蓋所述源極和所述漏極的平坦層。

本發(fā)明的又一目的又在于提供一種CMOS晶體管，由上述的NMOS晶體管和上述的PMOS晶體管構(gòu)成。

本發(fā)明的又一目的又在于提供一種CMOS晶體管的制作方法，其包括：在基板上形成遮光層以及覆蓋所述遮光層的緩沖層；在緩沖層上形成彼此間隔的兩個第一多晶硅層以及彼此間隔的兩個第二多晶硅層；對兩個第一多晶硅層分別進行離子注入，以使每個第一多晶硅層包括第一未摻雜部、N型輕摻雜部和N型重摻雜部；在兩個第一多晶硅層之間以及兩個第二多晶硅層之間分別形成第一絕緣層；在每個第一絕緣層上形成一個石墨烯層，使兩個第一多晶硅層之間的石墨烯層與兩個第一未摻雜部接觸；其中，每個第一多晶硅層的第一未摻雜部、N型輕摻雜部和N型重摻雜部沿著遠離兩個第一多晶硅層之間的石墨烯層的方向順序布置；在所述緩沖層上形成覆蓋所述第一多晶硅層、所述第二多晶硅層和所述石墨烯層的第二絕緣層；在所述第二絕緣層上形成彼此間隔的兩個第一柵極和兩個第二柵極；兩個第一柵極分別與兩個第一未摻雜部相對，兩個第二柵極分別與兩個第二未摻雜部相對；對兩個第二多晶硅層分別進行離子注入，以使每個第二多晶硅層包括第二未摻雜部和P型重摻雜部；其中，兩個第二多晶硅層之間的石墨烯層與兩個第二未摻雜部接觸；在所述第二絕緣層上形成覆蓋所述第一柵極和所述第二柵極的第三絕緣層；在所述第三絕緣層上形成第一源極、第一漏極、第二源極和第二漏極；所述第一源極貫穿所述第三絕緣層和所述第二絕緣層與兩N型重摻雜部之一接觸，所述第一漏極貫穿所述第三絕緣層和所述第二絕緣層與兩N型重摻雜部之另一接觸；所述第二源極貫穿所述第三絕緣層和所述第二絕緣層與兩P型重摻雜部之一接觸，所述第二漏極貫穿所述第三絕緣層和所述第二絕緣層與兩P型重摻雜部之另一接觸。

進一步地，所述制作方法還包括：在所述第三絕緣層上且覆蓋所述第一源極、所述第一漏極、所述第二源極和所述第二漏極的平坦層；在所述平坦層中形成通孔，所述通孔將所述第一漏極暴露。

本發(fā)明的有益效果：由于石墨烯的遷移率高，能夠大幅度提高TFT開關(guān)的響應(yīng)速度，且減少柵極用量，從而降低金屬層的表面積，提高TFT開關(guān)的開口率。此外，采用兩側(cè)雙柵極模式，能夠降低TFT開關(guān)的漏電流，且石墨烯的導(dǎo)電性具有各向異性，垂直方向上導(dǎo)電率低，可以進一步地降低柵極漏電流。

附圖說明

通過結(jié)合附圖進行的以下描述，本發(fā)明的實施例的上述和其它方面、特點和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的NMOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的PMOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的CMOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的CMOS晶體管的制作方法的流程圖。

具體實施方式

以下，將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。在附圖中，相同的標(biāo)號將始終被用于表示相同的元件。

在LTPS TFT LCD中，LTPS TFT可以采用NMOS晶體管的架構(gòu)，也可以采用CMOS晶體管的架構(gòu)。其中，CMOS晶體管由NMOS晶體管和PMOS晶體管構(gòu)成。以下分別對NMOS晶體管和PMOS晶體管的結(jié)構(gòu)進行說明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的NMOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例的NMOS晶體管包括：遮光層101、緩沖層102、第一絕緣層103、第一石墨烯層104a、第一多晶硅層105a、第二多晶硅層105b、第二絕緣層106、第一柵極107a、第二柵極107b、第三絕緣層108、第一源極109a、第一漏極109b。

具體而言，遮光層101設(shè)置于基板100上，緩沖層102設(shè)置在基板100上且覆蓋該遮光層101。這里，緩沖層102可以是由絕緣材料形成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，緩沖層102可為通過PECVD工藝在基板100上形成的SiN_x/SiO_x疊層結(jié)構(gòu)。

基板100可例如為一透明的玻璃基板或樹脂基板。遮光層101可例如由黑色金屬材料制成，本發(fā)明并不作具體限定。

第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b彼此間隔地布置在緩沖層102上，第一絕緣層103設(shè)置在第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b之間的緩沖層102上，第一石墨烯層104a設(shè)置在第一絕緣層103上。第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b的形成方式可例如是以濺射方式在緩沖層102的表面上形成一非晶硅(a-Si)層，再以退火方式使非晶硅層再結(jié)晶。

第一絕緣層103可以是由絕緣材料形成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，第一絕緣層103可為通過PECVD工藝在緩沖層102上形成的SiN_x或者SiO_x。

第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b均沿著遠離第一石墨烯層104a的方向順序地包括：與第一石墨烯層104a接觸的未摻雜部P、與所述未摻雜部P接觸的N型輕摻雜部NM以及與所述N型輕摻雜部NM接觸的N型重摻雜部NP。

第二絕緣層106在緩沖層102上且覆蓋第一多晶硅層105a、第二多晶硅層105b和第一石墨烯層104a。第二絕緣層106可以是由絕緣材料形成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，第二絕緣層106可為通過PECVD工藝在緩沖層102上形成的SiN_x/SiO_x疊層結(jié)構(gòu)。

第一柵極107a和第二柵極107b彼此間隔地設(shè)置在第二絕緣層106上。進一步地，第一柵極107a與第一多晶硅層105a的未摻雜部P相對，而第二柵極107b與第二多晶硅層105b的未摻雜部P相對。這里，第一柵極107a和第二柵極107b可例如是鉬鋁鉬(MoAlMo)結(jié)構(gòu)或鈦鋁鈦(TiAlTi)結(jié)構(gòu)。

第三絕緣層108設(shè)置在第二絕緣層106上且覆蓋第一柵極107a和第二柵極107b。第三絕緣層108可以是由絕緣材料形成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，第三絕緣層108可為通過PECVD工藝在緩第二絕緣層106上形成的SiN_x/SiO_x疊層結(jié)構(gòu)。

第一源極109a和第一漏極109b設(shè)置在第三絕緣層108上。第一源極109a貫穿第三絕緣層108和第二絕緣層106之后與第一多晶硅層105a的N型重摻雜部NP接觸，而第一漏極109b貫穿第三絕緣層108和第二絕緣層106之后與第二多晶硅層105b的N型重摻雜部NP接觸。這里，第一源極109a和第一漏極109b可例如是鉬鋁鉬(MoAlMo)結(jié)構(gòu)或鈦鋁鈦(TiAlTi)結(jié)構(gòu)。

當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實施例的NMOS晶體管作為低溫多晶硅薄膜晶體管應(yīng)用于液晶顯示器中時，根據(jù)本發(fā)明的實施例的NMOS晶體管還包括：平坦層110、通孔111。

平坦層110設(shè)置在第三絕緣層108上且覆蓋第一源極109a和第一漏極109b。這里，平坦層110可采用有機絕緣材料制成。

通孔111形成在平坦層110中，從而將第一漏極109b暴露。

這樣，當(dāng)該NMOS晶體管應(yīng)用于液晶顯示器中，可在平坦層110上沉積形成像素電極，其中，該像素電極通過通孔111與第一漏極109b接觸。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的PMOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的實施例的PMOS晶體管包括：遮光層101、緩沖層102、第一絕緣層103、第二石墨烯層104b、第三多晶硅層105c、第四多晶硅層105d、第二絕緣層106、第三柵極107c、第四柵極107d、第三絕緣層108、第二源極109c、第二漏極109d。

具體而言，遮光層101設(shè)置于基板100上，緩沖層102設(shè)置在基板100上且覆蓋該遮光層101。這里，緩沖層102可以是由絕緣材料形成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，緩沖層102可為通過PECVD工藝在基板100上形成的SiN_x/SiO_x疊層結(jié)構(gòu)。

基板100可例如為一透明的玻璃基板或樹脂基板。遮光層101可例如由黑色金屬材料制成，本發(fā)明并不作具體限定。

第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d彼此間隔地布置在緩沖層102上，第一絕緣層103設(shè)置在第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d之間的緩沖層102上，第二石墨烯層104b設(shè)置在第一絕緣層103上。第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d的形成方式可例如是以濺射方式在緩沖層102的表面上形成一非晶硅(a-Si)層，再以退火方式使非晶硅層再結(jié)晶。

第一絕緣層103可以是由絕緣材料形成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，第一絕緣層103可為通過PECVD工藝在緩沖層102上形成的SiN_x或者SiO_x。

第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d均沿著遠離第二石墨烯層104b的方向順序地包括：與第二石墨烯層104b接觸的未摻雜部P以及與未摻雜部P接觸的P型重摻雜部PP。

第二絕緣層106在緩沖層102上且覆蓋第三多晶硅層105c、第四多晶硅層105d和第二石墨烯層104b。第二絕緣層106可以是由絕緣材料形成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，第二絕緣層106可為通過PECVD工藝在緩沖層102上形成的SiN_x/SiO_x疊層結(jié)構(gòu)。

第三柵極107c和第四柵極107d彼此間隔地設(shè)置在第二絕緣層106上。進一步地，第三柵極107c與第三多晶硅層105c的未摻雜部P相對，而第四柵極107d與第四多晶硅層105d的未摻雜部P相對。這里，第三柵極107c和第四柵極107d可例如是鉬鋁鉬(MoAlMo)結(jié)構(gòu)或鈦鋁鈦(TiAlTi)結(jié)構(gòu)。

第三絕緣層108設(shè)置在第二絕緣層106上且覆蓋第三柵極107c和第四柵極107d。第三絕緣層108可以是由絕緣材料形成的單層結(jié)構(gòu)，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結(jié)構(gòu)。例如，第三絕緣層108可為通過PECVD工藝在緩第二絕緣層106上形成的SiN_x/SiO_x疊層結(jié)構(gòu)。

第二源極109c和第二漏極109d設(shè)置在第三絕緣層108上。第二源極109c貫穿第三絕緣層108和第二絕緣層106之后與第三多晶硅層105c的P型重摻雜部PP接觸，而第二漏極109d貫穿第三絕緣層108和第二絕緣層106之后與第四多晶硅層105d的P型重摻雜部PP接觸。這里，第二源極109c和第二漏極109d可例如是鉬鋁鉬(MoAlMo)結(jié)構(gòu)或鈦鋁鈦(TiAlTi)結(jié)構(gòu)。

當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實施例的PMOS晶體管作為低溫多晶硅薄膜晶體管應(yīng)用于液晶顯示器中時，根據(jù)本發(fā)明的實施例的PMOS晶體管還包括：平坦層110。

平坦層110設(shè)置在第三絕緣層108上且覆蓋第二源極109c和第二漏極109d。這里，平坦層110可采用有機絕緣材料制成。

當(dāng)LTPS TFT采用CMOS晶體管架構(gòu)時，CMOS晶體管由圖1所示的NMOS晶體管和圖2所示的PMOS晶體管，具體如圖3所示，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的CMOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

在形成CMOS晶體管時，NMOS晶體管和PMOS晶體管被同時形成。以下結(jié)合圖3和圖4對本實施例的CMOS晶體管的制作方法進行說明。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的CMOS晶體管的制作方法的流程圖。

參照圖3和圖4，在步驟S410中，在基板100上形成遮光層101以及覆蓋遮光層101的緩沖層102。

在步驟S420中，在緩沖層102上形成彼此間隔的第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b以及彼此間隔的第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d。

在步驟S430中，采用N型離子對第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b分別進行離子注入，以使第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b均包括未摻雜部P、N型輕摻雜部NM以及N型重摻雜部NP。

在步驟S440中，在第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b之間以及第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d之間分別形成第一絕緣層103。

在步驟S450中，在第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b之間的第一絕緣層103上形成第一石墨烯層104a，且在第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d之間的第一絕緣層103上形成第二石墨烯層104b。第一石墨烯層104a與第一多晶硅層105a和第二多晶硅層105b的未摻雜部P接觸。

在步驟S460中，在緩沖層102上形成覆蓋第一多晶硅層105a、第二多晶硅層105b、第一石墨烯層104a、第三多晶硅層105c、第四多晶硅層105d和第二石墨烯層104b的第二絕緣層106。

在步驟S470中，在第二絕緣層106上形成彼此間隔的第一柵極107a、第二柵極107b以及彼此間隔的第三柵極107c和第四柵極107d。第一柵極107a與第一多晶硅層105a的未摻雜部P相對，而第二柵極107b與第二多晶硅層105b的未摻雜部P相對。第三柵極107c與第三多晶硅層105c的未摻雜部P相對，而第四柵極107d與第四多晶硅層105d的未摻雜部P相對。

在步驟S480中，采用P型離子對第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d分別進行離子注入，以使第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d均包括未摻雜部P和P型重摻雜部PP。其中，第三多晶硅層105c和第四多晶硅層105d的未摻雜部P均與第二石墨烯層104b接觸。

在步驟S490中，在第二絕緣層106上形成覆蓋第一柵極107a、第二柵極107b、第三柵極107c和第四柵極107d的第三絕緣層108。

在步驟S500中，在第三絕緣層108上形成第一源極109a、第一漏極109b、第二源極109c和第二漏極109d。其中，第一源極109a貫穿第三絕緣層108和第二絕緣層106之后與第一多晶硅層105a的N型重摻雜部NP接觸，而第一漏極109b貫穿第三絕緣層108和第二絕緣層106之后與第二多晶硅層105b的N型重摻雜部NP接觸。第二源極109c貫穿第三絕緣層108和第二絕緣層106之后與第三多晶硅層105c的P型重摻雜部PP接觸，而第二漏極109d貫穿第三絕緣層108和第二絕緣層106之后與第四多晶硅層105d的P型重摻雜部PP接觸。

當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實施例的CMOS晶體管作為低溫多晶硅薄膜晶體管應(yīng)用于液晶顯示器中時，根據(jù)本發(fā)明的實施例的CMOS晶體管的制作方法還包括步驟S510和步驟S520。

繼續(xù)參照圖3和圖4，在步驟S510中，在第三絕緣層108上形成覆蓋第一源極109a、第一漏極109b、第二源極109c和第二漏極109d的平坦層110。

在步驟S520中，在平坦層110中形成通孔111，通孔111將第一漏極109b暴露。

綜上所述，由于石墨烯的遷移率高，能夠大幅度提高TFT開關(guān)的響應(yīng)速度，且減少柵極用量，從而降低金屬層的表面積，提高TFT開關(guān)的開口率。此外，采用兩側(cè)雙柵極模式，能夠降低TFT開關(guān)的漏電流，且石墨烯的導(dǎo)電性具有各向異性，垂直方向上導(dǎo)電率低，可以進一步地降低柵極漏電流。

雖然已經(jīng)參照特定實施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解：在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在此進行形式和細節(jié)上的各種變化。