一种薄膜晶体管的制备方法与流程

本发明涉及液晶显示装置制造领域，尤其涉及一种薄膜晶体管的制备方法。

背景技术：

液晶显示装置(liquidcrystaldisplay，lcd)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。如：液晶电视、移动电话、个人数字助理(pda)、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等，在平板显示领域中占主导地位。

oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)显示器，也称为有机电致发光显示器，是一种新兴的平板显示装置，由于其具有制备工艺简单、成本低、功耗低、发光亮度高、工作温度适应范围广、体积轻薄、响应速度快，而且易于实现彩色显示和大屏幕显示、易于实现和集成电路驱动器相匹配、易于实现柔性显示等优点，因而具有广阔的应用前景。oled按照驱动方式可以分为无源矩阵型oled(passivematrixoled，pmoled)和有源矩阵型oled(activematrixoled，amoled)两大类，即直接寻址和薄膜晶体管矩阵寻址两类。

薄膜晶体管(thinfilmtransistor，简称tft)是目前液晶显示装置和有源矩阵驱动式有机电致发光显示装置中的主要驱动元件，直接关系到高性能平板显示装置的发展方向。薄膜晶体管具有多种结构，制备相应结构的薄膜晶体管的材料也具有多种。目前，薄膜晶体管的活性层主要采用非晶硅(amorphoussilicon、a-si)，但是采用非晶硅作为活性层的薄膜晶体管迁移率很低，难以满足外围电路的驱动要求，因此采用低温多晶硅(lowtemperaturepoly-silicon、ltps)代替非晶硅的技术应运而生。由于低温多晶硅的原子规则排列，载流子迁移率高，对电压驱动式的液晶显示装置而言，低温多晶硅薄膜晶体管由于其具有较高的迁移率，可以使用体积较小的薄膜晶体管实现对液晶分子的偏转驱动，在很大程度上缩小了薄膜晶体管所占的体积，增加透光面积，得到更高的亮度和解析度；对于电流驱动式的有源矩阵驱动式有机电致发光显示装置而言，低温多晶硅薄膜晶体管可以更好的满足驱动电流要求。

制作低温多晶硅薄膜晶体管结构的原理主要是利用准分子镭射作为热源，投射于非晶硅结构的玻璃基板上，使非晶硅结构基板吸收准分子镭射的能量后，转变为多晶硅结构。

图1是现有的低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图。如图1所示，现有的低温多晶硅薄膜晶体管，其制作工艺流程如下：首先在基板1上依次形成缓冲层2、非晶硅层，非晶硅层经过激光照射实现结晶转变为多晶硅层，再对多晶硅层进行蚀刻形成多个多晶硅岛，以形成薄膜晶体管的有源层。有源层进一步通过掺杂形成第一沟道3、n⁺区域31、n^-区域32、第二沟道4、p⁺区域41，并在此基础上形成栅极绝缘层5和栅极6。之后，再形成介电层(ild)7，并进行高温活化及氢化，然后再形成源极8和漏极9，进而完成低温多晶硅薄膜晶体管的制作。

上述工艺流程中，掺杂后会造成多晶硅的晶格损伤，需要后续的激活工艺对注入的离子进行激活并修复多晶硅层的晶格损伤。另外，多晶硅薄膜与栅绝缘层的界面存在未成键轨道的悬挂键，是多晶硅晶界的界面态密度增加的很重要的因素，从而导致载流子迁移率下降，阈值电压升高等显示器件的性能退化问题，后续工艺还要通过氢化工艺钝化多晶硅薄膜内部和界面的缺陷。

在常规的工艺流程中，氢化工艺的步骤是在形成栅极、介电层之后进行的，通过高温制程使介电层7内的h⁺扩散到多晶硅中以弥补多晶硅的缺陷。但是，该工艺流程存在如下缺点：1、目前没有很好且有效的氢化机制，通常产品电性异常，且往往无法补救；2、ild工艺的氢很有限，无法为氢化提供充足的氢源，造成成本升高；3、若提升ild工艺中的氢含量，则会造成产品质量卖相不佳。故常规工艺中活化和氢化的效果并不理想。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种薄膜晶体管的制备方法，其能够修补有源层的缺陷，防止沟道中缺陷和悬空键数量较多影响薄膜晶体管的性能，减少不稳态数目，提升迁移率及阈值电压均匀性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：提供一基板；在所述基板上形成一图案化的有源层；在所述图案化的有源层上形成一栅极介电层；在所述栅极介电层上形成一图形化的栅极层；在所述栅极层上形成一层间介电层；向所述层间介电层植入氢离子，并退火处理，所述氢离子通过所述层间介电层扩散至所述有源层，对所述有源层进行氢化处理。

在一实施例中，所述有源层为多晶硅有源层。

在一实施例中，所述层间介电层包括第一层间介电层及第二层间介电层。

在一实施例中，所述退火处理的温度为330～400摄氏度。

在一实施例中，在氢化工艺后，所述制备方法还包括如下步骤：在所述层间介电层、栅极介电层的内部分别形成源极孔及漏极孔，所述源极孔对应所述有源层的源区，所述漏极孔对应所述有源层的漏区；在所述源极孔及漏极孔内分别形成源极及漏极。

本发明的优点在于，在利用层间介电层及栅极介电层本身含有的氢离子的同时，再额外提供一外部氢源，使得层间介电层内有充足的氢离子，则在退火处理中，扩散至有源层的氢离子数量足够多，氢离子进入薄膜晶体管的沟道中填补多晶硅原子的未结合键或未饱和键，填补沟道中的缺陷，进而能够修补有源层的缺陷，防止沟道中缺陷和悬空键数量较多影响薄膜晶体管的性能，减少不稳态数目，提升迁移率及阈值电压均匀性。

附图说明

图1是现有的低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图；

图2是薄膜晶体管的制备方法的步骤示意图；

图3a～图3h是薄膜晶体管的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的薄膜晶体管的制备方法的具体实施方式做详细说明。

本发明提供一种薄膜晶体管的制备方法。图2是薄膜晶体管的制备方法的步骤示意图。图3a～图3e是薄膜晶体管的制备方法的工艺流程图。

请参阅步骤s20及图3a，提供一基板300。所述基板300可包括硬质基板例如玻璃基板与陶瓷基板、可挠式基板(flexiblesubstrate)例如塑胶基板或其他适合材料所形成的基板。在本步骤之后，还包括一在所述基板300上形成缓冲层301的步骤。所述缓冲层301可以为氮化硅或者氧化硅材质，其形成方法可以为化学气相沉积法(cvd)。

请参阅步骤s21及图3b，在所述基板300上形成一图案化的有源层。在本实施例中，在所述缓冲层301上形成有源层。所述有源层可以为多晶硅，多晶硅有源层的形成方法包括但不限于，在缓冲层301上形成非晶硅层，非晶硅层经过激光照射实现结晶转变为多晶硅层，再对多晶硅层进行蚀刻形成两个多晶硅岛，即形成第一有源层302及第二有源层303。本发明的方法不仅适用于有源层为多晶硅的情况，其还适用于有源层为其他材料但需要进行氢化的情况。

进一步，通过对第一有源层302进行掺杂形成第一沟道3021、n⁺区域3022、n^-区域3023，两个n⁺区域3022相对设置在第一沟道区3021的两侧，两个n^-区域3023相对设置在两个n⁺区域3022的外侧。通过对第二有源层303进行掺杂形成第二沟道3031及p⁺区域3032，两个p⁺区域3032相对设置在第二沟道3031的两侧。所述掺杂的方法包括但不限于离子注入。

请参阅步骤s22及图3c，在所述图案化的有源层上形成一栅极介电层305。在本步骤中，使用化学气相沉积方法在缓冲层301、第一沟道3021、n⁺区域3022、n^-区域3023、第二沟道3031及p⁺区域3032上沉积形成栅极介电层305，并将第一沟道3021、n⁺区域3022、n^-区域3023、第二沟道3031及p⁺区域3032包覆在所述栅极介电层305中。其中，所述栅极介电层305包括但不限于二氧化硅层。

请参阅步骤s23及图3d，在所述栅极介电层305上形成一图形化的栅极层306。所述图形化的栅极层306的形成方法为，在所述栅极介电层305上沉积一金属层，采用蚀刻等方法图形化所述金属层，进而形成图形化的栅极层306。所述栅极层306可以采用本领域常规的金属材料制成，例如金属钼。

请参阅步骤s24及图3e，在所述栅极层306上形成一层间介电层307。所述层间介电层307的材料包括但不限于siox、sinx。在本实施例中，所述层间介电层307包括由所述栅极层306依次排列的第一层间介电层3071及第二层间介电层3072，其中，所述第一层间介电层3071为siox，所述第二层间介电层3072为sinx，本发明并不限于此，在其他实施例中也可以采用其他结构。

请参阅步骤s25及图3f，向所述层间介电层307植入氢离子，并退火处理，所述氢离子通过所述层间介电层307扩散至所述有源层，对所述有源层进行氢化处理。在本步骤中，向所述层间介电层307提供充足的氢离子，以使足够的氢离子能够传输至有源层，进而对所述有源层进行氢化，修补有源层的缺陷。

其中，通过一离子布植(ionimplantation)技术，例如一浸没式电浆离子布植技术(plasmaionimplantationimmersiontechnology)或一离子浴掺杂技术等植入氢离子。该些方法为离子植入的常规方法，不再赘述。

在向所述层间介电层307植入氢离子时，对所述薄膜晶体管进行加热退火处理，以使所述氢离子扩散至有源层，进而修补有源层的缺陷。其中，所述退火处理的温度为330～400摄氏度。

请参阅步骤s26及图3g，在所述层间介电层307、栅极介电层305的内部分别形成源极孔308及漏极孔309，所述源极孔308对应所述有源层的源区，所述漏极孔309对应所述有源层的漏区。其中，形成源极孔308及漏极孔309方法可以为蚀刻等本领域公知的方法。

请参阅步骤s27及图3h，在所述源极孔308及漏极孔309内分别形成源极310及漏极311，从而完成低温多晶硅薄膜晶体管的制作。其中，可通过光刻及蚀刻的工艺形成源极310及漏极311。

本发明在利用层间介电层307及栅极介电层305本身含有的氢离子的同时，再额外提供一外部氢源，使得层间介电层307内有充足的氢离子，则在退火处理中，扩散至有源层的氢离子数量足够多，氢离子进入薄膜晶体管的沟道中填补多晶硅原子的未结合键或未饱和键，填补沟道中的缺陷，进而能够修补有源层的缺陷，防止沟道中缺陷和悬空键数量较多影响薄膜晶体管的性能，减少不稳态数目，提升迁移率及阈值电压均匀性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。