薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制备方法、包括该薄膜晶体管的阵列基板。

背景技术：

多晶硅(p-si)薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)由于具有响应时间快、容易实现重掺杂、沟道电流稳定等优点，在显示领域得到了广泛应用。

在多晶硅薄膜晶体管的制备工艺中，制备源/漏极之前，先进行过孔工艺，在p-si层以上形成过孔。传统的过孔工艺，一是仅采用CF₄/O₂气体进行刻蚀，这种工艺由于刻蚀气体对绝缘膜和p-Si的选择比低，而出现p-Si层同时被刻蚀掉的问题。为了提高对绝缘膜和p-Si的选择比，另一种工艺是在采用CF₄/O₂气体进行刻蚀一定时间之后，使用C₄F₈和C₂HF₅等含碳较高的气体继续刻蚀。但是，使用了C₄F₈和C₂HF₅等气体的情况下，CF_x的反应性生成物附着在设备腔室内，导致设备需要经常维护保养，缩短了设备的维护保养周期。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板，能够避免多晶硅层被误刻蚀，保护多晶硅层，同时延长设备的维护保养周期，节省工业生产成本。

本发明公开了一种薄膜晶体管的制备方法，其包括：

在基板上制备多晶硅层；

在所述多晶硅层上顺序制备金属膜层及层间绝缘膜；

在所述金属膜层上形成贯穿所述层间绝缘膜的第一过孔并制备源漏极。

在其中一个实施例中，所述在所述金属膜层上形成贯穿所述层间绝缘膜的第一过孔，为：

采用含氟的预设气体进行刻蚀，在所述金属膜层上形成贯穿所述层间绝缘膜的第一过孔。

在其中一个实施例中，所述在所述多晶硅层上顺序制备金属膜层及层间绝缘膜，包括：

在所述多晶硅层对应于源漏极的区域上制备金属膜层；

在所述多晶硅层上制备层间绝缘膜，所述层间绝缘膜覆盖所述金属膜层。

在其中一个实施例中，所述在所述多晶硅层上制备层间绝缘膜，包括：

在所述多晶硅层上顺序制备栅极绝缘膜、栅极及层间绝缘膜；

并且，所述在所述金属膜层上形成贯穿所述层间绝缘膜的第一过孔，为：在所述金属膜层上形成贯穿所述层间绝缘膜及所述栅极绝缘膜的第一过孔。

在其中一个实施例中，所述在所述多晶硅层对应于源漏极的区域上制备金属膜层，包括：

在所述多晶硅层上制备栅极绝缘膜；

在对应于源漏极的区域上形成贯穿所述栅极绝缘膜的第二过孔；

在所述栅极绝缘膜上分别制备栅极及金属膜层，所述金属膜层覆盖所述第二过孔；

并且，所述在所述多晶硅层上制备层间绝缘膜，为：在所述栅极绝缘膜上制备层间绝缘膜，所述层间绝缘膜覆盖所述栅极和所述金属膜层。

在其中一个实施例中，所述在基板上制备多晶硅层之前，所述薄膜晶体管的制备方法还包括：

在所述基板上顺序制备栅极和栅极绝缘膜；

所述在基板上制备多晶硅层，为：在所述栅极绝缘膜上制备多晶硅层。

在其中一个实施例中，在制备栅极之前，所述薄膜晶体管的制备方法还包括：

在所述基板上制备缓冲层。

本发明还公开了一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管采用如上述任一项所述的制备方法制备得到。

在其中一个实施例中，所述金属膜层采用与栅极相同的金属材料。

本发明还公开了一种阵列基板，其包括如上述任一项所述的薄膜晶体管。

上述薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板，通过在多晶硅层上增加一金属膜层，能够在刻蚀过孔时，保护多晶硅层，避免多晶硅层被误刻蚀，从而提高薄膜晶体管的良品率。由于刻蚀气体对绝缘层和金属膜层具有较高选择比，无需分两阶段进行刻蚀，亦无需使用含碳较高的C₄F₈和C₂HF₅等气体，因此不会在设备腔室内生成CF_x的反应性生成物，从而延长设备的维护保养周期，节省了工业生产成本，还减轻了环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本发明一实施例的薄膜晶体管的制备方法的流程示意图；

图2a为本发明另一实施例的薄膜晶体管的制备方法的流程示意图；

图2b为本发明又一实施例的薄膜晶体管的制备方法的流程示意图；

图3a为本发明一具体实施例的薄膜晶体管的的制备方法的流程示意图；

图3b为本发明一具体实施例制备得到的薄膜晶体管的结构示意图；

图4a为本发明另一具体实施例的薄膜晶体管的的制备方法的流程示意图；

图4b为本发明另一具体实施例制备得到的薄膜晶体管的结构示意图；

图5a为本发明又一具体实施例的薄膜晶体管的的制备方法的流程示意图；

图5b为本发明又一具体实施例制备得到的薄膜晶体管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图描述根据本发明实施例的薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板。例如，本发明一实施例的薄膜晶体管的制备方法，包括：在基板上制备多晶硅层；在所述多晶硅层上顺序制备金属膜层及层间绝缘膜；在所述金属膜层上形成贯穿所述层间绝缘膜的第一过孔并制备源漏极。例如，上述制备方法，为顶栅结构的薄膜晶体管的制备方法。又如，上述制备方法，为底栅结构的薄膜晶体管的制备方法。

请参阅图1，其为本发明一实施例的薄膜晶体管的制备方法的流程示意图。该制备方法包括：

S110，在基板上制备多晶硅层。例如，在玻璃基板上制备多晶硅层。又如，在柔性基板上制备多晶硅层。又如，在柔性聚合物基板上制备多晶硅层。

在一个实施例中，所述制备方法用于制备顶栅结构的薄膜晶体管。此时，一种实施方式是，直接在基板上制备多晶硅层。另一种实施方式是，在基板上制备缓冲层，然后在缓冲层上制备多晶硅层。又一种实施方式是，当采用柔性基板时，为了提高柔性基板的水汽阻隔能力，在柔性基板上制备水汽阻隔层，在水汽阻隔层上制备多晶硅层；或者，在水汽阻隔层上顺序制备缓冲层及多晶硅层。

在另一个实施例中，所述制备方法用于制备底栅结构的薄膜晶体管。此时，在制备多晶硅层之前，先在基板上顺序制备栅极和栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上制备多晶硅层。其中，一种实施方式是，直接在基板上顺序制备栅极和栅极绝缘膜。另一种实施方式是，在基板上制备缓冲层，然后在缓冲层上顺序制备栅极和栅极绝缘膜。又一种实施方式是，当采用柔性基板时，为了提高柔性基板的水汽阻隔能力，在柔性基板上制备水汽阻隔层，在水汽阻隔层上顺序制备栅极和栅极绝缘膜；或者，在水汽阻隔层上顺序制备缓冲层、栅极和栅极绝缘膜。

其中，缓冲层为SiO_x层、SiN_x层或SiO_x层与SiN_x层的堆叠组合。例如，缓冲层为单层SiO_x层，或者单层SiN_x层，或者多层SiO_x层，或者多层SiN_x层，或者至少一层SiO_x层与至少一层SiN_x层的堆叠。

S120，在所述多晶硅层上顺序制备金属膜层及层间绝缘膜。

作为一种实施方式，该金属膜层完全覆盖多晶硅层。例如，该金属膜层为一层或多层。又如，该金属膜层为多层，其中不同金属膜层的材料可以相同或不同。

作为另一种方式，该金属膜层覆盖多晶硅层的部分区域，例如该金属膜层至少覆盖多晶硅层上对应过孔的区域。又如，该金属膜层覆盖多晶硅层上对应源漏极的区域。又如，步骤S120具体为：在所述多晶硅层对应于源漏极的区域上制备金属膜层；在所述多晶硅层上制备层间绝缘膜，所述层间绝缘膜覆盖所述金属膜层。此时，可通过图形化的掩膜板在多晶硅层上制备金属膜层。

在一个实施例中，所述制备方法用于制备顶栅结构的薄膜晶体管。此时，一种实施方式是，在多晶硅上制备金属膜层，在金属膜层上顺序制备栅极绝缘膜、栅极及层间绝缘膜。另一种实施方式是，在多晶硅层上制备栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上分别制备栅极及金属膜层。例如，为了提高生产效率，可通过图形化的掩膜板，采用相同的金属材料同时制备栅极和金属膜层。

在另一个实施例中，所述制备方法用于制备底栅结构的薄膜晶体管。此时，在多晶硅上制备金属膜层，在金属膜层上制备层间绝缘膜。

应当理解，具体实施中，金属膜层的材料与栅极的材料可以相同或不同。例如，栅极选用金属钼或金属钛，金属膜层可以选用金属钼、金属钛或其他金属材料。例如，金属膜层选用与源漏极相同的金属材料。又如，上述金属膜层和源漏极选用金属铝、金属钛、或钛铝合金等材料。又如，上述金属膜层为铝层和钛层的叠加结构；又如，上述金属膜层为钛/铝/钛的三层叠加结构。

本实施例中，在多晶硅层和层间绝缘膜之间增加一金属膜层，能够产生金属接触界面，在后续的过孔刻蚀工艺中，由于刻蚀气体对金属膜层和层间绝缘膜具有较高选择比，能够避免多晶硅层被误刻蚀，因此能够保护多晶硅层。

S130，在所述金属膜层上形成贯穿所述层间绝缘膜的第一过孔并制备源漏极。

例如，通过干法刻蚀工艺形成第一过孔。例如，采用含氟的预设气体进行刻蚀，形成第一过孔。又如，通过ICP(Inductively Couple Plasma，感应耦合等离子)刻蚀工艺，采用含氟的预设气体进行刻蚀，形成第一过孔。优选地，预设气体为含氟并且不含碳的气体，或者，预设气体为含氟并且含碳量较少的气体。例如，预设气体为含氟并且含碳量少于C₄F₈和C₂HF₅的气体；又如，预设气体为四氟化碳(CF₄)气体、六氟化硫(SF₆)气体、四氟化碳与氧气的混合气体(CF₄/O₂)或者六氟化硫与氧气的混合气体(SF₆/O₂)。

其中，第一过孔形成在所述金属膜层上方，并且所述过孔的直径小于或等于所述金属膜层的宽度。

在一个实施例中，对于一些顶栅结构的薄膜晶体管，该第一过孔还贯穿栅极绝缘膜。例如，对于栅极绝缘膜在金属膜层之上的顶栅结构的薄膜晶体管，该第一过孔还贯穿栅极绝缘膜。

传统工艺中，形成过孔后制备源漏极，源漏极填充过孔，使得源漏极与多晶硅层实现欧姆接触。本实施例中，多晶硅层上增加一金属膜层，同样能与源漏极实现欧姆接触。例如，为了获得与传统工艺相同的金属与半导体的欧姆接触界面，上述金属膜层选用与源漏极相同的金属材料，例如钛、铝、钛铝合金等。

其中，源漏极包括源极和漏极。例如，在金属膜层上形成贯穿层间绝缘膜的两个第一过孔，然后制备填充该两个第一过孔的两个电极，这两个电极中任意一个作为源极，另一个作为漏极。

上述薄膜晶体管的制备方法，通过在多晶硅层上增加一金属膜层，能够在刻蚀过孔时，保护多晶硅层，避免多晶硅层被误刻蚀，从而提高薄膜晶体管的良品率。由于刻蚀气体对绝缘层和金属膜层具有较高选择比，无需分两阶段进行刻蚀，亦无需使用含碳较高的C₄F₈和C₂HF₅等气体，因此不会在设备腔室内生成CF_x的反应性生成物，从而延长设备的维护保养周期，节省了工业生产成本，还减轻了环境污染。

在一个实施例中，如图2a所示，步骤S120包括：

S121，在所述多晶硅层对应于源漏极的区域上制备金属膜层。

S122，在所述多晶硅层上制备层间绝缘膜，所述层间绝缘膜覆盖所述金属膜层。

在一个实施例中，例如制备顶栅结构的薄膜晶体管时，步骤S122具体为：在所述多晶硅层上顺序制备栅极绝缘膜、栅极及层间绝缘膜。此时，步骤S130具体为：形成贯穿所述层间绝缘膜及所述栅极绝缘膜的第一过孔。

在一个实施例中，例如制备顶栅结构的薄膜晶体管时，如图2b所示，步骤S121包括：

S121a，在所述多晶硅层上制备栅极绝缘膜；

S121b，在对应于源漏极的区域上形成贯穿所述栅极绝缘膜的第二过孔；

S121c，在所述栅极绝缘膜上分别制备栅极及金属膜层，所述金属膜层覆盖所述第二过孔。

此时，步骤S122为：在所述栅极绝缘膜上制备层间绝缘膜，所述层间绝缘膜覆盖所述栅极和所述金属膜层。

在一个实施例中，例如制备底栅结构的薄膜晶体管时，在步骤S110之前，上述制备方法还包括：在所述基板上顺序制备栅极和栅极绝缘膜。此时，步骤S122具体为：在所述栅极绝缘膜上制备多晶硅层。

下面是本发明的薄膜晶体管的制备方法的几个具体实施例。

例如，请一并参阅图3a和图3b。如图3a所示，一具体实施例的薄膜晶体管的制备方法包括：

S310，在基板上制备多晶硅层11。

例如，在基板上直接制备多晶硅层。又如，为了提升多晶硅层的性能，先在基板上制备缓冲层，在缓冲层上制备多晶硅层。其中，缓冲层为单层SiO_x层，或者单层SiN_x层，或者多层SiO_x层，或者多层SiN_x层，或者至少一层SiO_x层与至少一层SiN_x层的堆叠。

S320，在所述多晶硅层11上顺序制备金属膜层12、栅极绝缘膜13、栅极14及层间绝缘膜15。

S330，在所述金属膜层上形成贯穿所述层间绝缘膜及所述栅极绝缘膜的第一过孔。

S340，制备源漏极16。其中第一过孔被源漏极16填充。

上述制备方法用于制备顶栅结构的薄膜晶体管，根据上述制备方法，制备得到如图3b所示的薄膜晶体管10。

又如，请一并参阅图4a和图4b。如图4a所示，另一具体实施例的薄膜晶体管的制备方法包括：

S410，在基板上制备多晶硅层11。

例如，在基板上直接制备多晶硅层。又如，为了提升多晶硅层的性能，先在基板上制备缓冲层，在缓冲层上制备多晶硅层。其中，缓冲层为单层SiO_x层，或者单层SiN_x层，或者多层SiO_x层，或者多层SiN_x层，或者至少一层SiO_x层与至少一层SiN_x层的堆叠。

S420，在所述多晶硅层11上制备栅极绝缘膜13。

S430，在对应于源漏极的区域上形成贯穿所述栅极绝缘膜13的第二过孔。

S440，在所述栅极绝缘膜13上分别制备栅极14及金属膜层12，所述金属膜层12覆盖所述第二过孔。

S450，在所述栅极绝缘膜13上制备层间绝缘膜15，所述层间绝缘膜15覆盖所述栅极14和所述金属膜层12。

S460，在所述金属膜层12上形成贯穿所述层间绝缘膜15的第一过孔。

S470，制备源漏极16。

上述制备方法用于制备顶栅结构的薄膜晶体管，根据上述制备方法，制备得到如图4b所示的薄膜晶体管10。

又如，请一并参阅图5a和图5b。如图5a所示，又一具体实施例的薄膜晶体管的制备方法包括：

S510，在所述基板上顺序制备栅极14和栅极绝缘膜13；

例如，直接基板上制备栅极。又如，为了避免基板对栅极的污染，在形成栅极之前，先在基板上制备缓冲层，缓冲层为单层SiO_x层，或者单层SiN_x层，或者多层SiO_x层，或者多层SiN_x层，或者至少一层SiO_x层与至少一层SiN_x层的堆叠。

S520，在所述栅极绝缘膜上制备多晶硅层11。

S530，在所述多晶硅层上顺序制备金属膜层12及层间绝缘膜15。

S540，在所述金属膜层12上形成贯穿所述层间绝缘膜15的第一过孔。

S550，制备源漏极16。

上述制备方法用于制备底栅结构的薄膜晶体管，根据上述制备方法，制备得到如图5b所示的薄膜晶体管10。

本发明还公开了一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管采用上述任一实施例所述的制备方法制备得到。例如，该薄膜晶体管为顶栅结构的薄膜晶体管。又如，该薄膜晶体管为底栅结构的薄膜晶体管。

在其中一个实施例中，该薄膜晶体管中的金属膜层采用与栅极相同的金属材料。

在其中一个实施例中，该薄膜晶体管中的金属膜层采用与源漏极相同的金属材料。

本发明还公开了一种阵列基板，该阵列基板包括上述任一实施例所述的薄膜晶体管。例如，该阵列基板上包括若干数据线、若干扫描线及若干呈阵列分布的薄膜晶体管，若干数据线和若干扫描线垂直交错形成多个单元区域，每个单元区域内设置有至少一薄膜晶体管。例如，每个单元区域内设置有一薄膜晶体管，该薄膜晶体管的栅极连接扫描线；该薄膜晶体管的源极连接数据线，即像素的驱动电压输入线；薄膜晶体管的漏极连接所在像素的像素电极阳极。扫描线上的电压控制薄膜晶体管的开启/关断，当某一像素的薄膜晶体管开启时，数据线上的像素驱动电压通过源极和漏极输入到像素电极，使该像素工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。