低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法和显示装置与流程

本发明涉及显示装置制作技术领域，特别是涉及低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法。

背景技术：

随着液晶显示屏幕的发展，超薄、重量轻、低功耗的屏幕需求不断被提出。其中，由LTPS(Low Temperature Poly-silicon，低温多晶硅)薄膜晶体管制作的屏幕因其色域广、对比度高、分辨率高、轻薄、功耗低、响应速度快及具有柔韧性等传统液晶显示屏难以做到的优点，得到了市场和行业内的高度关注，其电子迁移率可以达到200cm²/V-sec以上，远远超过传统的非晶硅薄膜晶体管，其具有高开口率、高亮度、低功耗，并可以集成部分驱动电路于玻璃基本上等优点,成为当前高端显示屏幕的主流技术。

传统的低温多晶硅薄膜晶体管由于阳极电极层比较薄，阳极电极与源漏极直接接触，在经过高温烘烤处理之后，例如，在250℃的温度下，阳极电极层中的金属银(Ag)极易扩散至源漏极中，并与源漏极中的金属钛(Ti)反应，导致阳极电极与源漏极之间的接触电阻增大，显示屏幕在使用中出现发热异常的情况，屏幕的色彩显示不均匀，导致显示屏幕的良品率低下。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种减小源漏电极与阳极电极之间的接触电阻的低温多晶硅薄膜晶体管制作方法及采用上述低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法获得的显示面板。

一种低温多晶硅薄膜晶体管，包括：基板；形成于所述基板上的缓冲层；形成于所述缓冲层上的有源层；形成于所述有源层上的具有过孔的绝缘层；形成于所述绝缘层上的栅极层；形成于所述过孔内的源/漏极；形成于所述源/漏极上的金属膜层。

在其中一个实施例中，所述金属膜层的材质包括NiCr、TiW、Cr、MoW和W中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述金属膜层的材质包括NiCr。

一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，包括：在基板上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成有源层；在所述缓冲层和所述有源层上形成具有过孔的绝缘层；在所述绝缘层上形成栅极层；在过孔内形成源/漏极，所述源/漏极上形成金属膜层。

在其中一个实施例中，所述源/漏极包括相互叠置的第一钛层、铝层以及第二钛层。

在其中一个实施例中，采用干法刻蚀在所述源/漏极上形成金属膜层。

在其中一个实施例中，所述金属膜层的厚度为10nm～30nm。

在其中一个实施例中，所述金属膜层的厚度为18nm～22nm。

一种显示装置，包括有机电致发光器件，以及上述各实施例中任一项所述制作方法制作得到的低温多晶硅薄膜晶体管，所述有机电致发光器件包括阳极、阴极以及发光层，所述发光层位于所述阳极和所述阴极之间，所述有机电致发光器件的阳极与所述低温多晶硅薄膜晶体管的金属膜层连接。

在其中一个实施例中，所述阳极包括相互叠置的第一氧化铟锡层、银层以及第二氧化铟锡层，所述第一氧化铟锡层与所述源/漏极搭接。

上述低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法及其显示面板，在低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法中，通过在源漏极与阳极电极接触的位置设置金属膜层，金属膜层将源漏极与阳极电极分隔，金属膜层采用具有良好导电性的材料制成，在保证阳极电极与源漏极导通的情况下，阻挡了阳极电极中的金属银进入源漏极，避免了阳极电极中的金属银与源漏极中的金属钛反应，减小了阳极电极与源漏极之间的接触电阻，避免了显示屏幕在使用中异常发热，色彩显示不均匀等情况，有效地提高了显示装置的显示品质。

附图说明

图1为一实施例的一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法的流程图；

图2为一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程的结构示意图；

图3为一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程的结构示意图；

图4为一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程的结构示意图；

图5为一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程的结构示意图；

图6为一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程的结构示意图；

图7为一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程的结构示意图；

图8为一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程的结构示意图；

图9为一实施例的低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程的结构示意图；

图10为一实施例的显示装置的结构示意图；

图11为一实施例的显示装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，其为本发明一实施方式的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法的流程图，该方法包括如下步骤：

S110：在基板上形成缓冲层。

在一个实施例中，所述基板为玻璃基板，玻璃材质的基板可以使得光线直接透射而不存在损失，在所述基板上设置的所述缓冲层便于后续其他层级的形成，避免了其他层级直接形成于所述基板上，同时，所述缓冲层的材质为SiNx和SiO2混合物，具有较强的绝缘功能，阻止了其他层级中的金属原子渗透至所述基板内。

S120：在所述缓冲层上形成有源层。

在一个实施例中，所述有源层的材质为多晶硅，在所述缓冲层上形成有源层后，所述有源层通过刻蚀形成具有所需要图案的有源层，所述缓冲层将所述有源层和所述基板分隔，阻挡所述有源层内的金属扩散至所述基板中。

S130：在所述缓冲层和所述有源层上形成具有过孔的绝缘层。

在一个实施例中，所述绝缘层的材质包括SiNx/SiO2，所述绝缘层将所述有源层和后续的形成的层级分离，保护了所述有源层的结构和功能不受影响，其中，所述绝缘层的过孔便于后续形成源/漏极。

S140：在所述绝缘层上形成栅极层；

S150：在过孔内形成源/漏极，所述源/漏极上形成金属膜层。

在一个实施例中，在采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)成膜方法形成所述金属膜层后，通过刻蚀获取所需要的金属膜层的图案，其中，所述金属膜层的材质包括NiCr(镍铬合金)、TiW(钛钨合金)、Cr(金属铬)、MoW(钼钨合金)和W(金属钨)中的至少一种。

为了将栅极结构与其他层级隔离，在一个实施例中，步骤S130还包括如下步骤：

S131：在所述缓冲层和所述有源层上形成具有第一过孔图案的栅极绝缘层。

S132：在所述栅极绝缘层上形成栅极层。

S133：在所述栅极层上形成具有第二过孔图案的层间绝缘层。

所述第一过孔图案和所述第二过孔图案均采用干法刻蚀方法形成的，其中，所述第一过孔和所述第二过孔对齐，所述第一过孔图案和所述第二过孔图案的过孔便于后续源/漏极的形成，即便于后续源/漏极穿过过孔与所述有源层连接。

在形成所述层间绝缘层之后，在形成源/漏极之前，还包括将所述源/漏极依次穿过第二过孔及第二过孔，并与所述有源层搭接，所述源/漏极包括相互叠置的钛层、铝层、钛层，所述有源层的材质为多晶硅，在制作的过程中，为了获得需要的有源层图案，需要将多晶硅层刻蚀成多晶硅岛的形状，即多晶硅层为岛屿状形成于所述缓冲层上。

为了避免阳极中的金属银扩散至源/漏极，在所述源/漏极和所述层间绝缘层上形成金属膜层后，对所述金属膜层采用干法刻蚀获得具有合适的金属膜层图案，即获得的所述金属膜层只形成于所述源/漏极上，选择合适的所述金属膜层的厚度，可以在保证导电率的情况下阻挡金属银(Ag)的扩散，例如，在其中一个实施例中，所述金属膜层的厚度为10nm～30nm；又如，为了进一步提高晶体管的性能，在另一个实施例中，所述金属膜层的厚度为18nm～22nm，所述金属膜层的形成避免了所述源/漏极和阳极的直接接触。

采用上述方法形成的具有金属膜层的晶体管，既可以保证所述源/漏极与阳极之间的良好导电性能，又能阻止阳极中的金属银扩散至所述源/漏极，避免了金属银与所述源/漏极中的金属钛(Ti)反应，同时，避免了所述源/漏极与阳极之间的接触电阻异常增大的情况。

采用发明提供的一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法制作的低温多晶硅薄膜晶体管10，请参阅图2，包括：基板110；形成于所述基板110上的缓冲层120；形成于所述缓冲层120上的有源层130；形成于所述有源层130上的具有过孔的绝缘层；形成于所述绝缘层上的栅极层150；形成于所述过孔内的源/漏极170；形成于所述源/漏极上的金属膜层190。

为了防止基板110中的金属原子扩散至有源层130中，请参阅图3，先在所述基板110上形成有缓冲层120，然后在所述缓冲层120上的有源层130，其中，所述基板110的材质为透明材料，例如，所述基板110的材质为玻璃，玻璃材质的基板110可以使得光线直接透射而不存在损失，一方面，由于低温多晶硅薄膜晶体管在工作时是处于通电状态，为了不影响所述基板110的透光性能，即防止所述有源层130的载流子进入所述基板110中，在所述基板110和所述有源层130中设置具有绝缘功能的缓冲层120，可以有效隔离所述基板110和所述有源层130，使得所述有源层130与所述基板110绝缘，即所述有源层130的载流子隔绝于所述基板110外；另一方面，所述基板110中的金属原子在烘烤工艺过程中容易扩散至其他层级中，例如，靠近所述基板110的所述有源层130，在所述基板110和所述有源层130中设置具有绝缘功能的缓冲层120，还可以避免所述基板110中的金属原子进入所述有源层130，其中，所述缓冲层120的绝缘材料根据实际情况进行选择，例如，为了增强绝缘能力，所述缓冲层120的绝缘材料为SiNx；又如，为了与所述有源层130具有较好的界面附着能力，所述缓冲层120的绝缘材料为SiO2；又如，为了克服所述有源层130的电压漂移，所述缓冲层120的绝缘材料为按一定比例混合的SiNx和SiO2混合物，例如，SiNx:SiO2的占比为1:(1～5)；又如，SiNx:SiO2的占比为1:(1.5～3)；又如，SiNx:SiO2的占比为1:2，在保证所述缓冲层120易覆盖于所述基板110上，且所述有源层130与所述缓冲层120之间具有良好界面附着性的情况下，阻止了所述基板110中金属原子扩散至有源层130，即所述有源层130与所述基板110充分绝缘。

为了避免有源层130直接与栅极层接触导致的源/漏极170导通，请参阅图4以及图5，在所述有源层130上刻蚀栅极绝缘层140，在所述栅极绝缘层140与所述有源层130对应的位置刻蚀栅极层150，所述栅极层150的材质为金属钼(Mo)，所述有源层130为多晶硅层，所述有源层130的形成是通过ELA(Excimer Laser Annel,准分子激光退火)技术完成的，其作用是将非晶硅转换为多晶硅，由于多晶硅材料本身为半导体材料，而所述有源层130又与所述源/漏极170连接，在所述有源层130上设置栅极绝缘层140可以将所述有源层130和栅极层150隔绝，其中，所述栅极绝缘层140的材料为按一定比例混合的SiNx和SiO2混合物，此种材料的栅极绝缘层140不仅具有较强的绝缘能力，还可以提高了与其他层级之间的附着程度，从而使得所述有源层130和所述栅极层150绝缘，避免了有源层130直接与栅极直接接触。

在一个实施例中，所述栅极绝缘层140开设有多个通孔，外部走线该通孔与栅极层150连接，例如，该通孔开设于栅极绝缘层140位于所述栅极外的位置，例如，各通孔内分别设置有氧化铟锡膜层，各通孔内的氧化铟锡膜层相互连接。也就是说，在栅极绝缘层140刻蚀形成通孔后，在栅极绝缘层140上制备氧化铟锡膜层，使得氧化铟锡膜层形成于通孔内，这样，各通孔内的氧化铟锡膜层可以连接，并且外部走线可以通过通孔内的氧化铟锡膜层与栅极连接。例如，采用相偏移掩膜板，通过黄光工艺以及光刻胶灰化工艺对有源层130外围的栅极绝缘层140进行涂胶、曝光、显影和刻蚀，在栅极绝缘层140上形成通孔，这样，在有源层130以及有源层130的外围的栅极绝缘层140沉积氧化铟锡膜层时，氧化铟锡膜层能够沉积至通孔内，在外围区域沉积的氧化铟锡膜层部分作为外围走线，这样，外围的走线即可通过通孔内的氧化铟锡膜层与栅极层150连接。

为了避免栅极层150和阳极直接接触，请参阅图6，在所述栅极层150上刻蚀层间绝缘层160，所述层间绝缘层依次包括第一层间绝缘层161以及第二层间绝缘层162，所述第一层间绝缘层161形成于所述栅极层150上，所述第二层间绝缘层162形成于所述第一层间绝缘层161上，所述第一层间绝缘层161的材质为SiNx，具有较强的绝缘能力，使得所述第一层间绝缘层161具有较高的击穿电压，而所述栅极层150的载流子进入所述阳极的电压小于击穿电压，避免了由于所述栅极层150与阳极导通导致的晶体管短路情况，所述第二层间绝缘层162材质为SiO2，具有较强的界面附着能力，利于阳极覆盖于所述第一层间绝缘层161上，而且所述第二层间绝缘层162可以更为容易形成于所述第一层间绝缘层161上，使得所述绝缘层将栅极层150绝缘于阳极，即所述绝缘层将所述栅极层150和阳极分隔，从而避免了栅极层150和阳极直接接触。

为了便于形成放置源/漏极所需的过孔，请参阅图7，所述第一层间绝缘层161上设置有第一过孔图案，采用干法刻蚀在所述第二层间绝缘层162上形成第二过孔图案，所述第一过孔图案和所述第二过孔图案形状相同，使用干法刻蚀可以获得所需要的线宽和坡度角，即采用干法刻蚀可以有效控制所述源/漏极170上的线宽和坡度角，其中，第一过孔和第二过孔对齐，所述源/漏极170设置于所述第一过孔和所述第二过孔内，即所述源/漏极170依次穿过所述第二过孔和所述第一过孔，并与所述有源层130搭接。

为了便于稳定低温多晶硅薄膜晶体管的工作电流，请参阅图8，所述第一层间绝缘层161和所述第二绝缘层之间设置有储能层180，所述储能层180的材质为金属钼(Mo)，金属钼因其具有较强的电子传递能力，并将电子所具有的电能存储于其中，这样，所述储能层180中将存在一定能量的活跃电子，由于晶体管在工作的过程中会存在漏电现象，为了避免漏电流影响晶体管的响应速度，需要进行电流补偿，在所述第一层间绝缘层161和所述第二绝缘层之间设置的储能层180将先前储存的电能释放，以电流的形式补充至阳极，已达到对工作电流的补偿，从而稳定了晶体管的工作电流。

为了阻挡阳极的金属原子扩散至源/漏极170，请参阅图9，所述源/漏极170包括相互叠置的第一钛层、铝层以及第二钛层，即所述源/漏极170的结构为层叠结构，也即，所述源/漏极170的结构为“三明治”结构，所述第一钛层与所述有源层130连接，所述第二钛层与所述金属膜层190连接，所述源/漏极170的两端的材质为金属钛(Ti)，又如，所述源/漏极170的材质结构还可以为第一钼层、铝层以及第二钼层，所述第一钼层与所述有源层130连接，所述第二钼层与所述金属膜层190连接，其中，金属膜层的材质为镍铬合金，由于金属钛、金属钼以及镍铬合金均具有较强的耐腐蚀性，形成所述源/漏极170以及在所述源/漏极170上形成有金属膜层190，均采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)成膜方法，这样，在形成所述金属膜层190后，通过显影曝光获取具有合适的金属膜层图案，即只在所述源/漏极170上形成有所述金属膜层190的结构，也即所述金属膜层190只附着于所述源/漏极170上，PVD成膜法具有较强的控制线宽和坡度角的特点，从而形成需要的金属膜层190，所述金属膜层190的材质包括NiCr(镍铬合金)、TiW(钛钨合金)、Cr(金属铬)、MoW(钼钨合金)和W(金属钨)中的至少一种，上述材质形成的金属膜层190在高温情况下处于稳定状态，可以有效地阻止所述阳极的金属银原子扩散至所述源/漏极170中，例如，为了降低所述源/漏极170与所述阳极之间的接触电阻，所述金属膜层190的材质为TiW(钛钨合金)，其具有良好的导电率；又如，所述金属膜层190的材质为NiCr(镍铬合金)，镍铬合金材料具有较强的热稳定性，在高温情况下不易氧化，使得所述金属膜层190在烘烤工艺过程中，阻挡所述阳极中的银原子扩散至源/漏极170，而且，镍铬合金材料具有良好的附着特性，利于所述金属膜层190附着于所述源/漏极170上，其中，金属镍的含量直接影响金属膜的特性，例如，金属镍和金属铬的占比为1:(2～6)；又如，金属镍和金属铬的占比为1:(3～5)；又如，金属镍和金属铬的占比为1:4，金属镍过多会使得在进行干刻时造成过多沉积物，增加所述金属色膜层的接触电阻；金属镍过少会使得所述金属膜层阻挡银原子扩散效果降低。

为了进一步阻挡阳极的金属原子扩散至源/漏极170，所述金属膜层190的厚度为10nm～30nm，例如，大于上述厚度范围内的金属膜层190，增加了所述阳极和所述源/漏极170之间的接触电阻；又如，小于上述厚度范围内的金属膜层190，不具备阻挡所述阳极的金属原子的扩散，即无法阻挡所述阳极的银原子扩散至所述源/漏极170中，上述厚度的所述金属膜层190，在阻挡所述阳极的金属原子扩散至源/漏极170的情况下，避免了增加所述所述阳极和所述源/漏极170之间的接触电阻；为了增强所述金属膜层190的导电率，在其中一个实施例中，所述金属膜层190的厚度为18nm～22nm，上述厚度的所述金属膜层190减小了所述阳极与所述源/漏极170之间的接触电阻，即提高了所述金属膜层190的电导率，使得所述金属膜层190在具有良好的电导性能情况下，有效地阻挡所述阳极的金属原子扩散至源/漏极170。

为了提高所述显示装置的显示效果，请参阅图10，所述显示装置20包括上述任一实施例中的低温多晶硅薄膜晶体管10以及有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括阳极211、阴极212以及发光层213，所述发光层213位于所述阳极211和所述阴极212之间，所述有机电致发光器件的阳极211与所述低温多晶硅薄膜晶体管的金属膜层190连接。该有机电致发光器件形成于低温多晶硅薄膜晶体管10上，例如，有机电致发光器件包括阳极211、阴极212和发光层213，该阳极211形成于保护膜层上，该保护膜层开设有接触孔，阳极211通过该接触孔与所述源/漏极170连接。例如，该显示装置20还包括发光区域决定膜层，该发光区域决定膜层设置于阳极211和阴极212之间，且该发光区域决定膜层设置于所述发光层213的外侧，即发光区域决定膜层包覆该发光层213，所述发光区域用于透光，该发光区域用于与有机电致发光器件的发光层213对齐，使得发光层的光线能够透过该发光区域内的各膜层而出。

为了避免阳极的被污染，请参阅图11，所述显示装置20包括低温多晶硅薄膜晶体管10以及所述金属膜层190上的阳极211，所述阳极211包括相互叠置的第一氧化铟锡层、银层以及第二氧化铟锡层，所述第一氧化铟锡层与所述源/漏极170搭接，所述保护膜层包括钝化层210，所述钝化层210形成于所述金属膜层190上，即所述金属膜层190和所述阳极211之间设置有钝化层，例如，钝化层210的材质为无机绝缘材料；又如，钝化层210的材质为SiOx或SiNx；又如，钝化层210的材质为SiOx和SiNx的混合物。这样，能够实现薄膜晶体管与后续形成的所述阳极211互相绝缘。进一步地，为了增强钝化层210的绝缘性能，例如，钝化层210包括依次叠置的SiOx层和SiNx层，又如，钝化层210包括依次叠置的SiOx层、SiNx层和SiOx层，又如，钝化层210包括依次叠置的SiNx层、SiOx层和SiNx层，这样，通过将钝化层210设置为依次叠置的多层结构，同时综合SiOx和SiNx两种绝缘材质的良好绝缘性能，能够进一步增强钝化层210的绝缘性能，使得所述阳极211只与所述源/漏极170接触，从而避免了其它层级对所述阳极211的污染问题。

为了利于阳极211和源/漏极170的搭接，所述保护膜层还包括平坦化层215，即所述阳极211和所述钝化层210之间形成有平坦化层220，所述平坦化层220的厚度为1.5μm～3.5μm。又如，平坦化层220的厚度为1.7μm～2.5μm。又如，平坦化层220的厚度为2.0μm～3.0μm。又如，平坦化层220的厚度为1.5μm、2μm或3μm。又如，平坦化层220的厚度为3.5μm。需要说明的是，平坦化层220的厚度过低，例如低于1.5μm时，不利于所述阳极211的附着，平坦化层220的厚度过高，例如高于3.5μm时，不利于后续步骤中形成的所述阳极211与所述源/漏极170连接，亦会增加显示装置的制作成本，当平坦化层220的厚度为1.5μm～3.5μm，既有利于所述阳极211的附着，又有利于后续步骤中形成的所述阳极211与所述源/漏极170连接，还不会增加显示装置的制作成本。

为了便于形成像素点，在所述阳极211上设置像素定义层230，所述像素定义层230的材质为PI(聚酰亚胺)材质，由于在形成所述像素定义层230后需要进行烘烤操作，而聚酰亚胺材料具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性和机械性能的特点，其还具有抗弯强度可达到345MPa，抗弯模量达到20GPa，热固性聚酰亚胺蠕变很小，有较高的拉伸强度，聚酰亚胺的使用温度范围覆盖较广，从零下一百余摄氏度到两三百摄氏度，为了避免所述阳极211的氧化，在形成所述像素定义层230上形成有支撑层(Spacer)240，所述支撑层240和所述像素定义层230的材质相同，其中，所述支撑层240上蒸镀有所述发光层213，例如，为了避免所述发光层213的材料直接蒸镀在所述像素定义层230和所述阳极211接触，采用所述支撑层240将所述发光层213与所述像素定义层230和所述阳极211隔离；又如，在所述发光层213上蒸镀电子传输层和电子注入层时，所述支撑层240避免了蒸镀时的高温高压对薄膜晶体管产生的形状改变，起到了较好地缓冲作用。。

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。