一种低温多晶硅薄膜晶体管、制备方法及阵列基板与流程

本发明涉及低温多晶硅薄膜晶体管（ltps-tff）技术领域，特别涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管、制备方法及阵列基板。

背景技术：

目前，传统的低温多晶硅薄膜晶体管（ltps-tft）制备过程中，对钛/铝/钛（ti/al/ti）膜层经过干性（dryetch）刻蚀后形成源极/漏极（source/drain）驱动线路；而ti/al/ti膜层在干性刻蚀过程中一般采用氯气（cl2）进行刻蚀，在cl2刻蚀完成后，cl与al以alcl3的形式附着在al膜层的表面，具体涉及的化学反应如下：

cl2cl^－＋cl⁺＋cl*＋cl2*

ti+cl*+cl^－ticlx↑（其中ticlx以ticl4为主，同时有过度态化合物）

al+cl*+cl^－alclx↑（其中alclx以alcl3为主，同时有过度态化合物）

alcl3+h2o+o2al(oh)3↓+hcl（防止发生）

而在低温多晶硅薄膜晶体管（ltps）以及有源矩阵有机发光二极体（amoled）阵列基板（array）的制程中，ti/al/ti膜层在经过刻蚀后，一般采用cf4加o2在电源功率（sourcepower）的电离下形成f*和o*电离粒子进行后处理（aftertreatment，at），即采用电离粒子对ti/al/ti膜层进行清洗，以防止alcl3+h2o+o2al(oh)3↓+hcl此反应的发生，其主要原理是用f*通过置换反应，取代alcl3中的cl，具体过程如下:

cf4f^－＋f⁺＋f*＋cfx*

f^－＋f*+alcl3alf3+cl^－＋cl*

由于alcl3属于分子晶体，极易溶解于水（45.8g/100ml），alf3属于离子晶体，难溶于水；通过上述反应的发生可以有效防止al腐蚀效应的发生。

但是，对于cf4这种化合物，c-f属于共价键，c、f结合力特别强，如果要打断c-f共价键，需要提供很高的额外能量，因此对于干刻设备来说，需要较高的电源功率，这对于工厂来说，就会使用较高的电力，即用电量较多；同时为了保证有充足的f*，cf4必须通入较高流量的cf4，这样会增加工厂投资成本；故现有的这种方式的处理效果存在一些不足之处，如图1所示，示出现有技术中采用cf4上对ti-al-ti膜层进行刻蚀后处理形成的结构的局部结构示意图；从中可以看出，采用cf4进行后处理获得的产品膜层结果，其膜层侧壁内陷、同时膜层表面会存在凹凸腐蚀。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法、低温多晶硅薄膜晶体管以及阵列基板，可以提高制备源极和漏极后处理过程的效果以及降低成本。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例的一方面提供一种低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法，其包括：

提供基板，在所述基板上依次形成缓冲层、低温多晶硅层、源极接触区、漏极接触区、栅极绝缘层、栅极层和介电层，所述源极接触区和所述漏极接触区与所述低温多晶硅同层设置，且分别设置在所述低温多晶硅层相对的两端；

通过干法刻蚀分别形成贯穿所述介电层和所述栅极绝缘层的第一接触孔和第二接触孔，以分别将所述源极接触区和所述漏极接触区暴露；

在所述介电层上沉积钛/铝/钛三层结构的膜层，并通过干法刻蚀分别形成源极和漏极，所述源极通过所述第一接触孔与所述源极接触区相连接，所述漏极通过所述第二接触孔与所述漏极接触区相连接；

采用c2hf5气体对所述源极和漏极表面进行等离子清洗处理。

其中，在所述介电层上沉积钛/铝/钛三层结构的膜层，并通过干法刻蚀分别形成源极和漏极的步骤中，包括：

采用cl2气体对所述钛/铝/钛三层结构的膜层进行刻蚀，分别形成源极和漏极，在刻蚀完成后，在钛/铝/钛三层结构的膜层的铝膜层表面附着有游离的alcl3。

其中，采用c2hf5气体对所述源极和漏极表面进行等离子清洗处理的步骤包括：

在干刻设备中，对c2hf5气体进行电离，形成f*和h*粒子；

在进行等离子清洗处理时，所述f*粒子与源极和漏极表面游离的alcl3进行反应，置换出alcl3中的cl*粒子；所述h*粒子与上述置换反应形成的cl^－粒子和cl*粒子相结合，使所述置换反应持续向正方向进行。

其中，所述栅极绝缘层的材料包括氮化硅和氧化硅中的至少一种；所述介电层的材料包括氮化硅和氧化硅中的至少一种。

本发明的另一方面，还提供一种低温多晶硅薄膜晶体管，其采用前述的低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法制备而成。

其中，所述源极在所述源极接触区中与所述低温多晶硅层的远离所述缓冲层的表面接触，所述漏极在所述漏极接触区中与低温多晶硅层的远离所述缓冲层的表面接触。

本发明的再一方面，还提供一种阵列基板，其包括前述的低温多晶硅薄膜晶体管。

其中，还包括位于所述低温多晶硅薄膜晶体管上的平坦层、阳极和像素定义层，其中，所述平坦层中设有过孔，所述阳极通过所述过孔与所述低温多晶硅薄膜晶体管中的漏极电性相接；所述像素定义层设置在所述平坦层上，所述像素定义层设有开口用于暴露出部分所述阳极，所述开口处用于设置与所述阳极相连接的oled器件。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明的实施例中，在制备低温多晶硅薄膜晶体管的过程中，对ti/al/ti膜层采用cl2进行干刻后，采用c2hf5进行后处理，由于c2hf5电离和解离所需能量低，即对于干刻蚀设备来说，较低的电源功率就可以保证c2hf5有较高的电离度和解离度，不但可以提供足够的f*，而且可以提供足够的h*，可以节约工厂投资成本；

由于h*的引入，可以使使附着与膜层表面的cl*彻底的置换出来，提高置换效率；有效的防止al膜层的腐蚀；对于使用c2hf5作为后处理步骤所获得的的膜层侧壁光滑、无凹凸、无内凹等现象，提高了产品良率。

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它的附图。

图1是现有技术中采用cf4上对ti-al-ti膜层进行刻蚀后处理形成的结构的局部结构示意图；

图2是本发明提供的一种低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法的一个实施例的主流程示意图；

图3是图2的步骤s10中形成缓冲层、低温多晶硅层、栅极绝缘层、栅极层和介电层的基板示意图；

图4是图2的步骤s12中形成有第一接触孔和第二接触孔的基板结构示意图；

图5是图2的步骤s14中形成有源极和漏极的基板结构示意图；

图6是图2的步骤s16中形成的源极和漏极膜层的局部结构示意图；

图7是本发明提供的一种低温多晶硅薄膜晶体管的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图2所示，为本发明提供的一种低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法的主流程图；一并结合图2-7所示，在本实施例中，所述方法包括：

步骤s10，提供基板，在所述基板上依次形成缓冲层、低温多晶硅层、源极接触区、漏极接触区、栅极绝缘层、栅极层和介电层，所述源极接触区和所述漏极接触区与所述低温多晶硅同层设置，且分别设置在所述低温多晶硅层相对的两端；

提供基板1，在所述基板1上依次形成缓冲层2、低温多晶硅层3、源极接触区31、漏极接触区32、栅极绝缘层4、栅极层5和介电层6，所述源极接触区31和所述漏极接触区32与所述低温多晶硅层3同层设置，且分别设置在所述低温多晶硅层3相对的两端。

在本实施例中，当基板1的洁净度不满足要求时，首先对基板1进行预清洗。可选地，基板1的材质不限，可以为玻璃基板或柔性基板等。

在本实施例中，通过镀膜工艺如等离子体增强化学的气相沉积法（pecvd）在基板1上形成一层覆盖整个基板的缓冲层（buffer）2。可选地，缓冲层2的材料包括氮化硅（sinx）和氧化硅（siox）中的至少一种。进一步可选地，缓冲层2的材料可以为单层的氧化硅膜层或氮化硅膜层，或者为氧化硅和氮化硅的叠层。

在本实施例中，通过镀膜工艺（如pecvd）在所述缓冲层2上沉积非晶硅层。非晶硅层覆盖部分缓冲层，对所述非晶硅层进行退火处理，使所述非晶硅层转变为低温多晶硅层（poly-silicon）3。具体地，通过准分子镭射结晶（ela）工艺使非晶硅结晶转变为多晶硅，然后对所述多晶硅图形化，形成低温多晶硅层3，具体地，可通过光刻工艺进行图形化。可选地，所述源极接触区31和所述漏极接触区32与所述低温多晶硅层3同层设置，且分别设置在所述低温多晶硅层3相对的两端。

在本实施例中，通过镀膜工艺在所述低温多晶硅层3上沉积栅极绝缘层4（gi），所述栅极绝缘层4完全覆盖所述低温多晶硅层3和缓冲层2未被所述低温多晶硅层3覆盖的区域。可选地，栅极绝缘层4的材料包括氮化硅和氧化硅中的至少一种。进一步可选地，栅极绝缘层4的材料可以为单层的氮化硅或者单层的氧化硅，或者为氧化硅和氮化硅形成的叠层。

在本实施例中，通过物理气相沉积（pvd）在所述栅极绝缘层4上沉积栅极层5，所述栅极层5覆盖部分栅极绝缘层4。可选地，所述栅极层5的材料可以为金属或合金，例如在一个例子中，所述栅极层5的材料为金属钼（mo）。

在本实施例中，以所述栅极层5为掩膜对所述低温多晶硅层3进行离子掺杂，从而在所述低温多晶硅层中形成可与源漏电极接触的欧姆接触区域即形成源极接触区31和漏极接触区32，所述掺杂的离子可以为但不仅限于为硼（b）离子。

在本实施例中，通过镀膜工艺（如pecvd）在所述栅极层5上以及所述栅极绝缘层4被栅极层5覆盖的区域上覆盖介电层6，然后通过快速热退火（rta）工艺快速退火以进行活化。可选地，所述介电层6的材料包括氮化硅和氧化硅中的至少一种。进一步可选地，所述介电层6的材料可以为单层的氮化硅或者单层的氧化硅，或者为氧化硅和氮化硅形成的叠层。

步骤s12，通过干法刻蚀分别形成贯穿所述介电层和所述栅极绝缘层的第一接触孔71和第二接触孔72，以分别将所述源极接触区31和所述漏极接触区32暴露；具体地，在一个例子中，所述干法刻蚀采用的刻蚀气体包括含氟气体和氢气。

步骤s14，在所述介电层上沉积钛/铝/钛三层结构的膜层，并通过干法刻蚀分别形成源极8和漏极9。其中，所述源极8通过所述第一接触孔71与所述源极接触区31相连接，所述漏极9通过所述第二接触孔72与所述漏极接触区32相连接；

在本实施例中，利用物理气相沉积（pvd）工艺沉积源极8和漏极9。在本实施例中，源极8和漏极9的材料为ti/al/ti（钛/铝/钛）叠层复合材料。，在刻蚀完成后，在钛/铝/钛三层结构的膜层的铝膜层表面附着有游离的alcl3。

步骤s16，采用c2hf5气体对所述源极和漏极表面进行等离子清洗处理。

在干刻设备中，对c2hf5气体进行电离，形成f*和h*粒子；具体地，在一个例子中，可以采用等离子发生器，在气压为30-50mtorr，气体源功率为400-800w，偏置电压为100-200v的条件下制备所述各c2hf5气体的等离子体。

在进行等离子清洗处理时，所述f*粒子与源极和漏极表面游离的alcl3进行反应，置换出alcl3中的cl*粒子；所述h*粒子与上述置换反应中形成的cl^－粒子和cl*粒子相结合，使所述置换反应持续向正方向进行。

在本发明实施例中，采用c2hf5为f*和h*粒子源，为化学反应f^－＋f*+alcl3alf3+cl^－＋cl*提供f*；同时还可以提供足量的h*，来结合cl^－和cl*，使化学反应f^－＋f*+alcl3alf3+cl^－＋cl*持续向正方向进行；从而降低alcl3的含量，防止现有技术中的alcl3+h2o+o2al(oh)3↓+hcl反应的发生；

同时，在本发明的实施例中，采用c2hf5来替代现有技术中的cf4和o2，另外的一个优点就是c2hf5中的c-f键的结合力要远远低于cf4中c-f的结合力，因此打断c2hf5中的c-f键所需要的能量要远远低于打断cf4中c-f的能量。

如图6所示，使用c2hf5作为at（aftertreatment）步骤进行后处理的预期结果，以使使附着与膜层表面的cl*彻底的置换出来，提高置换效率；有效的防止al膜层的腐蚀；其膜层侧壁光滑、无凹凸腐蚀。

在一些例子中，在制得所述低温多晶硅薄膜晶体管后，在所述漏极8和所述漏极9上通过沉积和图形化工艺形成平坦层10，在所述平坦层10上开设过孔用于暴露所述漏极9；然后在所述过孔处通过沉积和图形化工艺形成阳极11以使所述阳极11与所述漏极9电性相接；在所述平坦层10和所述阳极11上形成像素定义层12，在所述像素定义层12上形成开口以暴露出部分所述阳极11，最后在开口处蒸镀有机发光二极管（oled）有机发光材料用于与所述阳极11相连接，完成oled器件的制作。

本发明实施例第二方面提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管，所述低温多晶硅薄膜晶体管采用上述第一方面所述的低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法制备而成。所述低温多晶硅薄膜晶体管的结构可参阅图5所示的低温多晶硅薄膜晶体管的结构。

本发明实施例第三方面提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括上述所述的低温多晶硅薄膜晶体管。

参阅图7，本实施例中，所述阵列基板还包括位于所述低温多晶硅薄膜晶体管上的平坦层（pln）10、阳极11（anode）和像素定义层12，其中，所述平坦层中设有过孔，所述阳极11通过所述过孔与所述低温多晶硅薄膜晶体管中的漏极9电性相接；所述像素定义层12设置在所述平坦层10上，所述像素定义层12设有开口用于暴露出部分所述阳极11，所述开口处用于设置与所述阳极11相接的oled器件13。

在一个例子中，所述平坦层10材料为有机绝缘材料。进一步，所述平坦层10材料为聚酰亚胺。所述阳极11可为氧化铟锡（it0）、氧化铟锌（izo）或氧化铝锌等材料。像素定义层12的材料可为聚酰亚胺材料。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明的实施例中，在制备低温多晶硅薄膜晶体管的过程中，对ti/al/ti膜层采用cl2进行干刻后，采用c2hf5进行后处理，由于c2hf5电离和解离所需能量低，即对于干刻蚀设备来说，较低的电源功率就可以保证c2hf5有较高的电离度和解离度，不但可以提供足够的f*，而且可以提供足够的h*，可以节约工厂投资成本；

由于h*的引入，可以使使附着与膜层表面的cl*彻底的置换出来，提高置换效率；有效的防止al膜层的腐蚀；对于使用c2hf5作为后处理步骤所获得的的膜层侧壁光滑、无凹凸、无内凹等现象，提高了产品良率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。