本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及低溫多晶硅薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板和顯示裝置。

背景技術(shù)：

微棱鏡陣列基板技術(shù)是一種新型的薄膜晶體管技術(shù)，但是其漏電流較大或遷移率不足，目前，為了降低微棱鏡陣列基板的漏電流，通常采p-Si串聯(lián)a-Si的方式，但整體薄膜晶體管的遷移率會大幅度下降，使其在小尺寸高分辨率上不具有明顯優(yōu)勢。

因此，目前的薄膜晶體管技術(shù)仍有待改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

本發(fā)明是基于發(fā)明人的以下發(fā)現(xiàn)而完成的：

發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，為了降低微棱鏡陣列基板技術(shù)中薄膜晶體管的漏電流，一般的會使p-Si與a-Si進行串聯(lián)，但是這種方法會使得整體薄膜晶體管的遷移率大幅度下降，如果能夠開發(fā)一種既能夠有效降低漏電流、又能保證較高的遷移率的薄膜晶體管，對顯示裝置的性能改進將具有重要意義。針對上述問題，發(fā)明人進行了深入研究，意外的發(fā)現(xiàn)，采用低溫多晶硅制備薄膜晶體管的有源層，且使得其在不同位置具有不同的遷移率，可以使得薄膜晶體管的漏電流較低，且同時遷移率較高，薄膜晶體管的性能得到顯著改善。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有較高遷移率或漏電流較小的低溫多晶硅薄膜晶體管。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該低溫多晶硅薄膜晶體管的有源層中包括多個子單元，所述多個子單元中低溫多晶硅的晶粒尺寸不同。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由此可以有效地降低漏電流、提高遷移率，大大提高薄膜晶體管的使用性能。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述有源層包括成行依次排列的第一子單元、第二子單元和第三子單元，其中，所述第二子單元中低溫多晶硅的晶粒尺寸大于或小于所述第一子單元和所述第三子單元中低溫多晶硅的晶粒尺寸。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述多個子單元中低溫多晶硅的晶粒尺寸不大于600nm。

在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種陣列基板。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該陣列基板包括前面所述的低溫多晶硅薄膜晶體管。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該陣列基板具有前面所述的低溫薄膜晶體管的所有特征和優(yōu)點，在此不再一一贅述。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提供了一種顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該顯示裝置具有前面所述的陣列基板。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該顯示裝置具有前面所述的低溫薄膜晶體管和陣列基板的全部特征和優(yōu)點，在此不再一一贅述。

在本發(fā)明的又一個方面，本發(fā)明提供了一種制備低溫多晶硅薄膜晶體管的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在形成所述有源層的步驟中，使得所述有源層的多個子單元中低溫多晶硅的遷移率不同。由此，可以有效降低漏電流同時提高薄膜晶體管整體的遷移率，進而大大提高薄膜晶體管的使用性能。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在所述多個子單元中形成晶粒尺寸不同的低溫多晶硅，以使得所述多個子單元中低溫多晶硅的遷移率不同。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在激光晶化過程中對所述多個子單元照射的激光能量不同，以在所述多個子單元中形成晶粒尺寸不同的低溫多晶硅。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，利用半色調(diào)掩膜進行所述激光晶化過程，以使得對所述多個子單元照射的激光能量不同。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成所述有源層的步驟包括：在基底上形成非晶硅層；利用所述半色調(diào)掩膜，對所述非晶硅層進行激光晶化，得到低溫多晶硅層；對所述低溫多晶硅層進行圖案化，得到所述有源層。

附圖說明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的有源層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2A至圖2C顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的形成有源層的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2A為剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B和圖2C是子單元中晶粒尺寸的示意圖。

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的形成有源層的流程示意圖。

圖5A和圖5B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半色調(diào)掩膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例中未注明具體技術(shù)或條件的，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參照圖1，該低溫多晶硅薄膜晶體管的有源層10中包括多個子單元11，所述多個子單元11中低溫多晶硅的晶粒尺寸不同。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由此可以有效地降低薄膜晶體管的漏電流、提高遷移率，進而顯著改善薄膜晶體管的使用性能，提高具有該薄膜晶體管的顯示裝置的顯示品質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參照圖2A至圖2C，所述有源層包括成行依次排列的第一子單元12、第二子單元13和第三子單元14，其中，所述第二子單元13中低溫多晶硅的晶粒尺寸大于或小于所述第一子單元12和所述第三子單元14中低溫多晶硅的晶粒尺寸，其中，第二子單元13中低溫多晶硅的晶粒尺寸大于第一子單元12和所述第三子單元14中低溫多晶硅的晶粒尺寸示意圖見圖2B，第二子單元13中低溫多晶硅的晶粒尺寸小于第一子單元12和所述第三子單元14中低溫多晶硅的晶粒尺寸示意圖見圖2C。由此，易于加工，多晶硅晶粒尺寸分布合理，利于進一步降低漏電流、提高遷移率。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，有源層中多個子單元的數(shù)量和多晶硅晶粒尺寸的分布并不限于圖2A至圖2C所示的情形，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際條件進行選擇，例如子單元的個數(shù)可以為2、4、5、6、7等或更多，多個子單元中的多晶硅的晶粒尺寸可以按照一定規(guī)則，如周期性分布，也可以隨機無規(guī)分布等，只要不脫離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，在本發(fā)明基礎(chǔ)上做出的合理的改變和替換均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，為了進一步提高薄膜晶體管的使用性能，所述多個子單元中低溫多晶硅的晶粒尺寸不大于600nm。在本發(fā)明的一些實施例中，多個子單元中低溫多晶硅的晶粒尺寸可以不大于500nm，例如可以為100nm至200nm等。由此，可以有效保證漏電流較低，遷移率較高。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，除了上述有源層之外，該低溫多晶硅薄膜晶體管還具有常規(guī)低溫多晶硅薄膜晶體管所具備的必要的結(jié)構(gòu)，例如以底柵結(jié)構(gòu)薄膜晶體管為例進行說明，參照圖3，該低溫多晶硅薄膜晶體管可以包括基板12、柵極13、柵絕緣層14、上述有源層10、漏極50、源極60和鈍化層70等結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種陣列基板。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該陣列基板包括前面所述的低溫多晶硅薄膜晶體管。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該陣列基板上薄膜晶體管的漏電流較低，且遷移率較高，應用于顯示裝置時有利于提高顯示畫面品質(zhì)，提高客戶體驗。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除了前面所述的低溫多晶薄膜晶體管，該陣列基板還包括常規(guī)陣列基板所具有的必要部件和結(jié)構(gòu)，比如包括公共電極、像素電極、絕緣層、連接電路、驅(qū)動電路等等，在此不再一一贅述。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提供了一種顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該顯示裝置具有前面所述的陣列基板。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該顯示裝置避免了漏電流過大或遷移率較低導致的不良，具有較好的顯示效果。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該顯示裝置具有前面所述的低溫薄膜晶體管和陣列基板的全部特征和優(yōu)點，在此不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該顯示裝置的具體種類不受特別限制，可以為任何已知的具有顯示功能的裝置、設(shè)備等，例如包括但不限于顯示面板、手機、平板電腦、計算機顯示器、電視機、游戲機、可穿戴設(shè)備、以及各種具有顯示功能的家用、生活電器等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除了前面所述的陣列基板，該顯示裝置還包括常規(guī)顯示裝置所具有的必要的結(jié)構(gòu)和部件，例如手機可以包括外殼、CPU、觸控屏、照相模組、指紋識別模組等等常規(guī)手機具備的結(jié)構(gòu)和部件，在此不再一一贅述。

在本發(fā)明的又一個方面，本發(fā)明提供了一種制備低溫多晶硅薄膜晶體管的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在形成所述有源層的步驟中，使得所述有源層的多個子單元中低溫多晶硅的遷移率不同。由此，該方法操作簡單、方便，易于實現(xiàn)，且獲得的薄膜晶體管具有較低的漏電流的同時具有較高的整體遷移率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，使得有源層的多個子單元中低溫多晶硅的遷移率不同的具體方法沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，可以在所述多個子單元中形成晶粒尺寸不同的低溫多晶硅，以使得所述多個子單元中低溫多晶硅的遷移率不同。由此，可以有效降低漏電流同時提高薄膜晶體管整體的遷移率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成晶粒尺寸不同的低溫多晶硅的方法也沒有特別限制，只要滿足使用要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇。一般情況下，形成低溫多晶硅的步驟包括形成非晶硅層和對非晶硅層進行激光晶化的步驟，為了形成晶粒尺寸不同的低溫多晶硅，可以調(diào)控形成低溫多晶硅的參數(shù)、步驟等對低溫多晶硅的晶粒尺寸進行控制。在本發(fā)明的一些實施例中，可以在激光晶化過程中對所述多個子單元照射不同能量的激光，以在所述多個子單元中形成晶粒尺寸不同的低溫多晶硅。由此，操作簡單、方便、易于實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，激光的具體種類和來源沒有特別限制，只要可以使得非晶硅在低溫條件下進行激光晶化即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況和需要靈活選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，可以通過準分子激光晶化將非晶硅轉(zhuǎn)化為低溫多晶硅。由此，操作簡單，操作溫度較低，易于實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，為了簡化操作步驟，可以利用半色調(diào)掩膜進行所述激光晶化過程，以使得對所述多個子單元照射的激光能量不同。具體而言，半色調(diào)掩膜可以具有多個全透區(qū)和半透區(qū)，全透區(qū)激光可以全部透過，到達非晶硅層的激光能量較高，形成晶粒尺寸較大的低溫多晶硅，而半透區(qū)允許部分激光透過，到達非晶硅層的激光能量相對較低，形成晶粒尺寸相對較小的低溫多晶硅。由此，操作簡單、快捷、易于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，低溫多晶硅的晶粒尺寸分布沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進行選擇，具體的，可以與前面所述的薄膜晶體管中多個子單元中低溫多晶硅的晶粒尺寸分布一致，在此不再過多贅述。相應的，半色調(diào)掩膜的全透區(qū)和半透區(qū)的分布方式與低溫多晶硅的晶粒尺寸分布一致，晶粒尺寸相對較大的位置對應全透區(qū)，晶粒尺寸相對較小的位置對應半透區(qū)。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，參照圖4，形成所述有源層的步驟包括：

S100：在基底上形成非晶硅層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以采用的基底的具體種類沒有特別限制，本領(lǐng)域從技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇。例如包括但不限于玻璃基底、陶瓷基底、金屬基底等。由此，來源廣泛，成本較低且性能良好。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成非晶硅層的具體方法沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇，例如可以為物理氣相沉積法(PVD)，化學氣相沉積法(CVD)等，其中PVD法包括但不限于濺射法，CVD法包括但不限于熱絲化學氣相沉積法(HW-CVD)、微波等離子電子回旋共振化學氣相沉積法(MWECR-CVD)、等離子增強化學氣相沉積法(PECVD)等。由此，操作簡單、工藝成熟，易于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

S200：利用所述半色調(diào)掩膜，對所述非晶硅層進行激光晶化，得到低溫多晶硅層。

具體的，該步驟中，首先在非晶硅層上形成半色調(diào)掩膜，然后對所述非晶硅層照射激光，使非晶硅層轉(zhuǎn)化為多晶硅層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，半色調(diào)掩膜是將掩膜設(shè)計成全透區(qū)與半透區(qū)相組合的掩膜，然后進行激光晶化，由此可以有效的調(diào)整全透區(qū)與半透區(qū)非晶硅(p-Si)結(jié)晶時激光的能量。需要注意的是，具體的掩膜的全透區(qū)與半透區(qū)相組合的方式?jīng)]有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要靈活選擇。在本發(fā)明的一個實施例中，參照圖5A，可以將掩膜區(qū)依次順序設(shè)置為遮擋區(qū)1、半透區(qū)2、透光區(qū)3、半透區(qū)2、遮擋區(qū)1，由此，進行激光晶化后形成圖2C所示的晶粒尺寸較小的第一子單元12、晶粒尺寸較大的第二子單元13和晶粒尺寸較小的第三子單元14。在本發(fā)明的又一個實施例中，參照圖5B，可以將掩膜區(qū)依次順序設(shè)置為遮擋區(qū)1、全透區(qū)3、半透區(qū)2、全透區(qū)3、遮擋區(qū)1，由此進行激光晶化后依次形成圖2B所示的晶粒較大的第一子單元12、晶粒尺寸較小的第二子單元13和晶粒尺寸較大的第三子單元14。由此，操作方便，簡捷，可以形成晶粒尺寸不同的低溫多晶硅，進而使得漏電流較低，遷移率較高。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，半色調(diào)掩膜上遮擋區(qū)、全透區(qū)和半透區(qū)的具體設(shè)置方式并不限于上述情形，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進行設(shè)計。

S300：對所述低溫多晶硅層進行圖案化，得到所述有源層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，對低溫多晶硅層進行圖案化的具體方式?jīng)]有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要靈活選擇。例如可以通過一次構(gòu)圖工藝，即經(jīng)過涂布光刻膠、曝光、顯影、刻蝕等步驟形成有源層，由此操作簡便，快捷，易于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該形成薄膜晶體管的方法還可以包括形成薄膜晶體管的其他必要結(jié)構(gòu)和部件的步驟，例如還可以包括形成柵極、柵絕緣層、漏極、源極和鈍化層的步驟，這些步驟均可以按照常規(guī)操作進行，在此不再過多贅述。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過該方法可以有效快速地形成多個子單元中遷移率不同的低溫多晶硅，從而使獲得的薄膜晶體管漏電流低且遷移率高。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。