【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及薄膜晶體管制作工藝及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板及顯示裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著多晶硅薄膜晶體管(polycrystallinesilionthin-filmtransistor)技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，尤其是其中的低溫多晶硅薄膜晶體管(lowtemperaturepoly-siliconthinfilmtransistor，簡(jiǎn)稱ltpstft)，由于其具有較高的反應(yīng)速度、高開口率、高亮度等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞，而且它還能被應(yīng)用于柔性顯示領(lǐng)域及有機(jī)發(fā)光二極管顯示器上。然而，低溫多晶硅膜由于在膜中大量存在缺陷因此漏電流一般顯示出很高的值，限制了低溫多晶硅膜在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板及顯示裝置，以通過(guò)離子摻雜的方法增大pn結(jié)電勢(shì)差，達(dá)到降低關(guān)態(tài)電流的目的。

為實(shí)現(xiàn)該目的，一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管的有源層包括溝道區(qū)、源極區(qū)和漏極區(qū)，所述源極區(qū)和漏極區(qū)分別設(shè)置在所述溝道區(qū)的兩側(cè)，所述溝道區(qū)包括摻雜有第五族元素的多晶硅結(jié)構(gòu)。

具體地，所述第五族元素的摻雜濃度為1e11～1e12。

具體地，所述第五族元素為磷或砷。

具體地，所述薄膜晶體管為n型薄膜晶體管。

具體地，所述源極區(qū)、漏極區(qū)為摻雜硼離子的多晶硅，所述硼離子的摻雜濃度為1e15～5e15。

具體地，薄膜晶體管還包括：基板、緩沖層、柵絕緣層，所述緩沖層位于所述基板的一側(cè)，在所述緩沖層遠(yuǎn)離基板的一側(cè)依次層疊有源層、柵絕緣層、柵極，所述柵極對(duì)應(yīng)于所述溝道區(qū)的位置。

具體地，所述基板包括襯底基板和形成在襯底基板之上的聚酰亞胺樹脂，該襯底基板為玻璃襯底基板或柔性襯底基板。

具體地，所述緩沖層為兩層結(jié)構(gòu)。

具體地，所述緩沖層包括sin層及形成在該sin層之上的sio2層。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種薄膜晶體管的制作方法，包括如下步驟：

形成所述薄膜晶體管的有源層；所述有源層包含溝道區(qū)，所述溝道區(qū)為摻雜有第五族元素的多晶硅結(jié)構(gòu)。

具體地，形成所述薄膜晶體管的有源層的步驟包括：通過(guò)成膜工藝形成有第五族元素?fù)诫s的非晶硅層，對(duì)所述非晶硅進(jìn)行晶化處理，形成摻雜有第五族元素的多晶硅層。

具體地，形成有第五族元素?fù)诫s的非晶硅層的步驟中采用的反應(yīng)氣體為h2、ph3和sih4，氣體比例為1：0.15～0.35：0.1～0.3，反應(yīng)溫度在250℃～450℃之間。

具體地，形成所述薄膜晶體管的有源層的步驟包括：通過(guò)成膜工藝制作多晶硅層，對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行離子摻雜，所述離子為第五族元素的離子，從而形成有第五族元素?fù)诫s的多晶硅層。

具體地，形成所述摻雜有第五族元素的多晶硅層之后，還包括：在所述多晶硅層上形成所述薄膜晶體管的柵極，以所述柵極為掩膜，對(duì)有源層進(jìn)行硼離子摻雜以形成所述有源層的源極區(qū)、漏極區(qū)，所述硼離子的摻雜濃度為1e15～5e15。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種陣列基板，所述陣列基板包括上述任一項(xiàng)方案中的薄膜晶體管。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種顯示裝置，所述顯示裝置包括上述陣列基板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提出在沉積薄膜晶體管的n型溝道時(shí)添加第五族元素，由于第五族元素是施主雜質(zhì)，提供電子載流子，即增加了溝道區(qū)電子載流子的濃度，從而降低了溝道區(qū)電勢(shì)，增大源漏區(qū)與溝道區(qū)之間的電勢(shì)差，相應(yīng)地兩者之間的電勢(shì)勢(shì)壘增大，從而降低源漏極多晶硅與溝道區(qū)之間形成的pn結(jié)漏電流。

通過(guò)上述方式，或/和在源漏區(qū)摻雜硼離子，相應(yīng)增加了源漏區(qū)空穴的濃度，從而提高源漏區(qū)電勢(shì)，增大源漏區(qū)與溝道區(qū)之間的電勢(shì)差，同樣達(dá)到降低pn結(jié)漏電流的目的，解決了低溫多晶硅薄膜晶體管漏電流比較大的問(wèn)題，提高薄膜晶體管的電學(xué)性能，提高包括所述低溫多晶硅薄膜晶體管的顯示裝置的顯示質(zhì)量。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供的陣列基板是在上述薄膜晶體管的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，因此，所述陣列基板自然繼承了所述薄膜晶體管的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供的顯示裝置是在上述陣列基板的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，因此，所述顯示裝置自然繼承了所述薄膜晶體管的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本發(fā)明提供的薄膜晶體管的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的薄膜晶體管制作方法的流程示意圖。

圖3示出了本發(fā)明所提供的薄膜晶體管的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4示出了本發(fā)明所提供的陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和有點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。要說(shuō)明的是，附圖中相同的標(biāo)號(hào)全部指的是相同的部件。此外，如果已知技術(shù)的詳細(xì)描述對(duì)于示出本發(fā)明的特征是不必要的，則將其省略。

本發(fā)明提供的一種薄膜晶體管的局部結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，所述薄膜晶體管的有源層包括溝道區(qū)40、源極區(qū)31和漏極區(qū)30，所述源極區(qū)31和漏極區(qū)30分貝設(shè)置在所述溝道區(qū)40的兩側(cè)，所述溝道區(qū)40包括摻雜有第五族元素的多晶硅結(jié)構(gòu)。

其中，第五族元素的摻雜濃度為1e11～1e12。

在溝道區(qū)添加第五族元素，形成n型薄膜晶體管，其中，所述的第五族元素優(yōu)選為磷或砷。

本實(shí)施例以磷為例闡述本發(fā)明方案。在溝道區(qū)摻雜磷離子形成n溝道，本發(fā)明將磷離子(p+)的摻雜濃度設(shè)定為到1e11～1e12，如摻雜濃度可以為3e11、7e11、9e11等，由于磷離子是施主雜質(zhì)，提供電子載流子，提高磷離子的摻雜濃度，即提高了溝道區(qū)電子的濃度，降低溝道區(qū)電勢(shì)，在該濃度范圍內(nèi)，溝道電勢(shì)隨著摻雜濃度的提高而降低，增大溝道區(qū)與源漏區(qū)之間的電勢(shì)差。

如圖3所述，所述薄膜晶體管還包括：基板60、緩沖層50、柵絕緣層20，所述緩沖層在所述基板的一側(cè)，所述源極區(qū)31、漏極區(qū)30和溝道區(qū)40構(gòu)成的有源層形成于所述緩沖層遠(yuǎn)離基板的一側(cè)，所述柵絕緣層形成在所述有源層遠(yuǎn)離基板的一側(cè)，所述柵極形成于所述柵絕緣層遠(yuǎn)離基板的一側(cè)，且對(duì)應(yīng)于所述溝道區(qū)的位置。

所述基板包括襯底基板和形成在襯底基板之上的聚酰亞胺樹脂(pi)，該襯底基板材質(zhì)不限，可以為玻璃、石英或柔性襯底基板。

所述緩沖層包括兩層結(jié)構(gòu)，與緩沖層直接接觸的sin層502及形成在該sin層之上的sio2層501。

具體地，與pi直接接觸的sin層的厚度為30-100nm，sio2層的厚度為20-40nm。

適當(dāng)厚度的緩沖層可以有效阻隔金屬離子因后續(xù)高溫工藝造成的擴(kuò)散效應(yīng)，如50nm左右厚度的sin層對(duì)阻擋來(lái)自玻璃基板的污染物效果顯著，通過(guò)緩沖層厚度或沉積條件的調(diào)整可以改善對(duì)多晶硅背面界面的質(zhì)量，防止在多晶硅背面界面形成漏電的途徑。

在晶化工藝中，上述雙層緩沖層降低了熱傳導(dǎo)，并減緩被激光加熱的硅冷卻的速率，有助于形成較大的結(jié)晶晶粒。

所述薄膜晶體管的源極區(qū)、漏極區(qū)為摻雜硼離子(b+)的多晶硅，且本發(fā)明提供的源極區(qū)漏極區(qū)中所述硼離子(b+)的摻雜濃度為1e15～5e15。添加所述濃度的硼離子提高了源漏區(qū)空穴載流子的濃度，從而提高源極區(qū)、漏極區(qū)區(qū)域的電勢(shì)，增大源漏極區(qū)與溝道區(qū)之間的勢(shì)壘，降低兩者之間產(chǎn)生的漏電流。

本發(fā)明還提供了一種薄膜晶體管的制作方法，包括形成所述薄膜晶體管的有源層；所述有源層包含溝道區(qū)，所述溝道區(qū)為摻雜有第五族元素的多晶硅結(jié)構(gòu)。

形成所述薄膜晶體管的有源層的步驟包括：通過(guò)成膜工藝形成有第五族元素?fù)诫s的非晶硅層，對(duì)所述非晶硅進(jìn)行晶化處理，形成摻雜有第五族元素的多晶硅層。

請(qǐng)參見附圖2所示，本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管制作方法的流程示意圖，該方法包括：

s20，在基板上沉積緩沖層；

具體地，在提供的襯底基板上，涂覆pi，形成基板。所述襯底基板可以是玻璃、石英或塑料柔性襯底。當(dāng)沉積基板的潔凈度不滿足要求時(shí)，首先對(duì)襯底基板進(jìn)行預(yù)清洗。

具體地，通過(guò)氣相沉積法在上述基板上沉積緩沖層，所述緩沖層包括兩層，其中與pi接觸的為30-100nm厚的sin層，然后再sin之上同樣利用氣相沉積法沉積20-40nm厚的sio2層。

在基板上沉積緩沖層，一方面可以提高待形成的非晶硅與基板之間的附著程度，另一方面可以防止沉積基板中的金屬離子擴(kuò)散至源極區(qū)和漏極區(qū)，降低缺陷中心，減少漏電流的產(chǎn)生，從而減小關(guān)態(tài)電流。

s21，在所述緩沖層上采用氣相沉積法沉積有源層的溝道區(qū)，所述溝道區(qū)為摻雜有第五族元素的多晶硅結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中，以第五族元素中的磷為例闡述本發(fā)明方案，先通過(guò)氣相沉積法在緩沖層上形成摻雜有磷離子(p+)的非晶硅層，再對(duì)非晶硅層進(jìn)行晶化工藝處理，形成摻雜有磷離子(p+)的多晶硅層。所述有源層的源極區(qū)和漏極區(qū)也可以通過(guò)沉積溝道區(qū)的同時(shí)形成。

利用氣相沉積法，與其他沉積方法相比，工藝流程簡(jiǎn)單，材料的利用率也大大提高。

具體地，采用氣相沉積法的反應(yīng)設(shè)備，反應(yīng)氣體為h2、ph3和sih4，氣體比例為1：0.15～0.35：0.1～0.3，反應(yīng)溫度在250℃～450℃之間，把上述沉積有緩沖層的基板放在反應(yīng)室中，反應(yīng)室可以是爐管式反應(yīng)室或單一晶片反應(yīng)爐，向反應(yīng)室中通入反應(yīng)氣體，進(jìn)行氣相沉積工藝步驟，形成n型摻雜的非晶硅膜層。

具體地，氣相沉積法是借助微波或射頻等使反應(yīng)氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在所述基底上沉積出非晶硅薄膜。利用等離子體的活性來(lái)促進(jìn)反應(yīng)，因此，該化學(xué)反應(yīng)能在較低溫度下進(jìn)行。利用氣相沉積法具有沉積速率快、成膜質(zhì)量好、真空較少，避免高溫帶來(lái)的離子污染等優(yōu)點(diǎn)。

在非晶硅膜層的沉積過(guò)程中摻雜磷離子，形成n型溝道，本發(fā)明在多晶硅中摻雜磷離子，由于磷是施主雜質(zhì)，提供電子載流子，提高磷離子的摻雜濃度，即提高了溝道區(qū)電子的濃度，從而降低溝道區(qū)電勢(shì)，增大pn結(jié)電勢(shì)差。

在沉積非晶硅層過(guò)程中進(jìn)行磷的摻雜，能夠使得磷離子分布均勻，制作工藝簡(jiǎn)單，避免了通過(guò)離子注入引起薄膜晶體管的相關(guān)缺陷和不良現(xiàn)象，提高了薄膜晶體管的性能。

在另一種實(shí)施例中，通過(guò)氣相沉積法在所述緩沖層上沉積非晶硅層，所述非晶硅的反應(yīng)氣體為sih4和h2，對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行結(jié)晶化處理，如：對(duì)所述非晶硅膜層進(jìn)行熱退火工藝，即進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火工藝以形成多晶硅層。在所述多晶硅層之上沉積柵極及柵極絕緣層，在柵極絕緣層形成之后，對(duì)溝道區(qū)進(jìn)行磷離子注入，形成n型摻雜的多晶硅層，其中磷離子的濃度為1e11～1e12。

利用離子注入的方式進(jìn)行磷離子摻雜，能夠精確地控制磷離子的摻雜濃度、摻雜分布及摻雜深度，而且注入溫度較低，避免了高溫過(guò)程帶來(lái)的不利影響，如結(jié)的推移、熱缺陷、硅片的變形等。

需要說(shuō)明的是，對(duì)非晶硅層進(jìn)行晶化處理，方法不僅限于對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行熱退火工藝，其他方法如金屬誘導(dǎo)橫向晶化等，本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的晶化手段同樣包含在本發(fā)明所保護(hù)的范圍之內(nèi)。

進(jìn)一步地，在沉積上述非晶硅膜層時(shí)，可以添加催化劑來(lái)加快非晶硅或多晶硅的沉積速度，同時(shí)也降低溫度對(duì)多晶硅結(jié)構(gòu)改變的概率，催化劑如b2h6等。

在另一種實(shí)施例中，在刻蝕形成源極區(qū)和漏極區(qū)之后，對(duì)源極區(qū)和漏極區(qū)進(jìn)行離子注入，將硼離子的摻雜濃度設(shè)定為1e15～5e15。

具體的，形成所述摻雜有第五族元素的多晶硅層之后，還包括：在所述多晶硅層上形成所述薄膜晶體管的柵極，以所述柵極為掩膜，對(duì)有源層進(jìn)行硼離子摻雜以形成所述有硼離子摻雜的源極區(qū)、漏極區(qū)，所述硼離子的摻雜濃度為1e15～5e15。

需要說(shuō)明的是，能夠提供空穴的其他受主雜質(zhì)如鋁al，鎵ga，銦in等也在本發(fā)明所保護(hù)的范圍之內(nèi)。

具體地，硼離子的摻雜濃度可以是1e15、2e15、3e15、4e15、5e15，由于硼離子屬于受主雜質(zhì)，提供空穴載流子，相當(dāng)于提高源極區(qū)和漏極區(qū)中空穴的濃度，提高了源漏區(qū)的電勢(shì)，且在該濃度范圍內(nèi)，源漏區(qū)電勢(shì)隨著硼離子濃度的增大而增大，增大了pn結(jié)電勢(shì)差，減小了漏電流，從而具有更好的器件性能。

當(dāng)溝道區(qū)p+的摻雜濃度為1e11～1e12，源漏區(qū)中硼離子的摻雜濃度為5e11～5e12時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，溝道電勢(shì)下降0.1v～3v，增大了溝道區(qū)與源漏區(qū)的電勢(shì)差，從而降低漏電流，進(jìn)而降低關(guān)態(tài)電流。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知曉，雖然上述實(shí)施例中以磷為例，但其他第五族元素仍能實(shí)現(xiàn)上述效果，涉及到磷之外的第五族元素，如砷、銻等，仍處于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種陣列基板，陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，該陣列基板包含上述薄膜晶體管，所述薄膜晶體管采用上述實(shí)施例所述的薄膜晶體管。

如圖4所示，在沉積了上述有源區(qū)的基板上，依次沉積溝道區(qū)保護(hù)層41、柵極絕緣層20，并在柵極絕緣層上形成柵極10，柵極10之上沉積層間絕緣層70及源極310、漏極300，源極310和漏極310分別通過(guò)一過(guò)孔與所述有源層的源極區(qū)和漏極區(qū)連接，在柵極之上依次沉積層間絕緣層70(ild層)、pln層80及引線90。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了顯示裝置，該顯示裝置包括上述的陣列基板，該顯示裝置可以為電子紙、顯示面板、oled面板、手機(jī)、平板電腦、電視機(jī)、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導(dǎo)航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件。

由于所述陣列基板、顯示裝置是在所述薄膜晶體管的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，因此，所述陣列基板及顯示裝置自然繼承了所述薄膜晶體管的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。

綜上，本發(fā)明提供的通過(guò)改變離子摻雜的方法，在非晶硅層摻雜第五族元素或通過(guò)離子注入方式在多晶硅層直接注入第五族元素的離子，以形成有第五族元素?fù)诫s的n型溝道，降低溝道電勢(shì)，或者通過(guò)在源極區(qū)漏極區(qū)進(jìn)行離子摻雜時(shí)，提高硼離子的摻雜濃度，以達(dá)到提高源漏極區(qū)電勢(shì)，以上兩種方式都能增大源漏區(qū)與溝道區(qū)之間的電勢(shì)差，降低漏電流，從而降低關(guān)態(tài)電流，提高顯示裝置中像素質(zhì)量。

雖然上面已經(jīng)示出了本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的原理或精神的情況下，可以對(duì)這些示例性實(shí)施例進(jìn)行修改或等同替換，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。