多晶硅薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板与流程

1.本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种多晶硅薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板。


背景技术：

2.多晶硅薄膜晶体管(poly-silicon tft)是lcd(liquid crystal display)与oled(organic light-emitting diode)装置的主要组成部件，广泛地应用在电视屏幕、笔记本屏幕、移动通讯设备屏幕中。多晶硅的制造温度大多高于600℃，并不适合薄膜晶体管中的普通衬底，因此常采用激光辅助退火方式，制备低温多晶硅薄膜晶体管。然而，为了使多晶硅在结晶时达到超级横向生长，需要采用较高能量的激光对非晶硅进行照射，但由于非晶硅的熔点在1420℃而栅极中的铜(cu)金属的熔点仅为1085℃，因此过高的能量会使得铜金属融解膨胀或因表面张力而脱离栅极，导致多晶硅薄膜晶体管质量不高。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的问题，本发明实施例公开了一种多晶硅薄膜晶体管及其制作方法和一种阵列基板，通过在栅电极层与栅极绝缘层之间设置导热层，能够减少激光法制备多晶硅时对栅电极造成损伤，从而提高多晶硅薄膜晶体管的品质。
4.一方面，本发明实施例提供一种多晶硅薄膜晶体管，包括：基底衬板；栅电极层，设置在所述基底衬板的一侧；第一导热层，设置在所述栅电极层远离所述基底衬板的一侧，所述第一导热层覆盖所述栅电极层；栅极绝缘层，设置在所述第一导热层远离所述栅电极层的一侧，所述栅极绝缘层覆盖所述第一导热层；活性层，设置在所述栅极绝缘层远离所述第一导热层的一侧，所述活性层覆盖所述栅极绝缘层；欧姆接触层，设置在所述活性层远离所述栅极绝缘层的一侧；以及源漏电极，设置在所述欧姆接触层远离所述活性层的一侧。
5.本实施例提供的多晶硅薄膜晶体管，通过在栅电极层与栅极绝缘层之间设置第一导热层，能够减少激光法制备多晶硅时对栅电极中的铜金属造成损伤，从而提高多晶硅薄膜晶体管的品质。
6.在本发明的一个实施例中，所述第一导热层的材料包括钼或钼合金。
7.在本发明的一个实施例中，所述栅电极层在所述基底衬板上的正投影位于所述第一导热层在所述基底衬板上的正投影与所述栅电极层在所述基底衬板上的正投影的范围之内。
8.在本发明的一个实施例中，所述多晶硅薄膜晶体管还包括：第二导热层，所述第二导热层设置在所述栅电极层靠近所述基底衬板的一侧，所述栅电极层覆盖所述第二导热层。
9.在本发明的一个实施例中，所述第一导热层和所述第二导热层的材料分别包括钼或钼合金。
10.在本发明的一个实施例中，所述栅电极层在所述基底衬板上的正投影位于所述第
二导热层在所述基底衬板上的正投影的范围之内。
11.在本发明的一个实施例中，所述第一导热层和所述第二导热层的厚度分别为100-350纳米。
12.另一方面，本发明实施例提供一种阵列基板，其特征在于，包括：前述任意一种多晶硅薄膜晶体管；钝化层，设置在所述多晶硅薄膜晶体管的所述源漏电极远离所述基底衬板的一侧，所述钝化层覆盖所述多晶硅薄膜晶体管；以及像素电极，设置在所述钝化层远离所述基底衬板的一侧。
13.再一方面，本发明实施例还提供一种多晶硅薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括：提供基底衬板；在所述基底衬板上沉积栅电极层并图案化所述栅电极层；在所述栅电极层上沉积第一导热层并图案化所述第一导热层，所述第一导热层覆盖所述栅电极层；在所述第一导热层上沉积栅极绝缘层并图案化所述栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖所述第一导热层；在所述栅极绝缘层上沉积非晶硅，对所述非晶硅进行晶体化得到活性层并图案化所述活性层；在所述活性层上沉积欧姆接触层并图案化所述欧姆接触层；在所述欧姆接触层上沉积源漏电极并图案化所述源漏电极。
14.在本发明的一个实施例中，在所述基底衬板上沉积所述栅电极层并图案化所述栅电极层之前，所述制作方法还包括：在所述基底衬板上沉积第二导热层并图案化所述第二导热层，所述栅电极层覆盖所述第二导热层。
15.由上可知，本发明上述技术特征可以具有如下一个或多个有益效果：通过在栅电极层与栅极绝缘层之间设置第一导热层，能够减少激光法制备多晶硅时激光能量对栅电极层造成损伤，从而提高多晶硅薄膜晶体管的品质；此外，在栅电极层和基底衬板之间设置第二导热层，可进一步加速热量的传导，进一步减少激光能量对栅电极层造成的损伤。导热层采用钼或钼合金能够利用其高熔点从而最大程度上减少栅电极层中的铜金属损伤；导热层厚度为100-350纳米(nm)，能够更好的达到传导激光能量的效果。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的附图。
17.图1为本发明第一实施例提供的一种多晶硅薄膜晶体管的剖面结构示意图；
18.图2为本发明第一实施例提供的另一种多晶硅薄膜晶体管的剖面结构示意图；
19.图3为本发明第二实施例提供的一种阵列基板的剖面结构示意图；
20.图4为本发明第三实施例提供的一种第一实施例中的多晶硅薄膜晶体管的制备方法；
21.图5为本发明第三实施例提供的另一种第一实施例中的多晶硅薄膜晶体管的制备方法。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及
相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.需要说明，本发明实施例中所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。为了理解和便于描述，附图中示出的每个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本发明不限于此。
24.可以理解的是，当例如层、膜、区域或基底的组件被称作“在“另一组件“上”时，所述组件可以直接在所述另一组件上，或者也可以存在中间组件。另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。此外，在说明书中，“在
……
上”意指位于目标组件上方或者下方，而不意指必须位于基于重力上方的顶部上。
25.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
26.【第一实施例】
27.参见图1，其为本发明第一实施例提供的一种多晶硅薄膜晶体管10的剖面结构示意图。所述多晶硅薄膜晶体管10例如包括：基底衬板100、栅电极层200、第一导热层310、栅极绝缘层400、活性层500、欧姆接触层600以及源漏电极700。多晶硅薄膜晶体管10采用底栅(bottom gate)型设计，这样一来，栅电极层200和栅极绝缘层400作为活性层500的光学保护层，可以防止背光源发出的光照射到活性层500所产生的光生载流子破坏活性层500的电学特性。
28.具体地，如图1所示，基底衬板100例如为透光材质，具体可以为玻璃、陶瓷或其他材质的基板，本技术对比不做具体限定，在本实施例中，所采用的基底衬板为玻璃材质。栅电极层200设置在所述基底衬板100上，栅电极层200的材料可例如为铜金属，还可以包括铝、钼、钨等金属中一种，两种，或多种金属的组合，当然也可以仅为铜金属，本技术并不以此为限，其中栅电极层200的厚度优选为100-200纳米(nm)。
29.进一步地，第一导热层310设置在栅电极层200远离基底衬板100的一侧，第一导热层310的材料可例如为钼或钼合金材料，这样一来，在进行激光辅助退火制备多晶硅时，当激光能量传递至第一导热层310时，由于钼材料的熔点远高于栅电极层200中的铜金属的熔点，因而能够传导部分激光能量，减少激光能量对栅电极层200中的铜金属造成损伤，从而提高底栅型多晶硅薄膜晶体管的品质。参见图1，第一导热层310覆盖栅电极层200，具体地，栅电极层200在基底衬板100上的正投影位于第一导热层310在基底衬板100上的正投影的范围之内，从而实现最大程度的减少栅电极层200中的铜损伤；优选地，第一导热层310在基底衬板100上的正投影与栅电极层200在基底衬板100上的正投影重合，这样一来，可以在实现保护栅电极层200的基础上节省材料，节约制作成本。第一导热层310的厚度优选地为100-350纳米(nm)，这样一来，可以更好的达到传导激光能量的导热效果。
30.在一个具体实施方式中，参见图2，多晶硅薄膜晶体管10还包括第二导热层320，设置在栅电极层200靠近基底衬板100的一侧。第二导热层320的材料可例如与第一导热层310材料相同，为钼或钼合金材料，这样一来，激光能量在向下传递至栅电极层200时，由于钼材
料的熔点远高于栅电极层200中的铜金属的熔点，因而激光能量能够继续向下传导至第二导热层320，减少激光能量对栅电极层200中的铜金属造成损伤，从而更进一步提高底栅型多晶硅薄膜晶体管的品质。再参见图2，栅电极层200覆盖第二导热层320，具体地，所述栅电极层200在所述基底衬板100上的正投影位于所述第二导热层320在所述基底衬板100上的正投影的范围之内，这样一来可以最大程度的减少栅电极层200中的铜损伤。当然，栅电极层200在所述基底衬板100上的正投影也可与所述第二导热层320在所述基底衬板100上的正投影重合，本技术对此不做限制。其中，第二导热层320的厚度优选地为100-350纳米(nm)，这样一来，可以更好的达到传导激光能量的作用。
31.再参见图1，栅极绝缘层400设置第一导热层310远离所述栅电极层200的一侧，栅极绝缘层400覆盖第一导热层310，栅极绝缘层400的长度覆盖整个基底衬板100，栅极绝缘层400可以包括但不限于氧化硅(siox)材料和氮化硅(sinx)材料中的一种，栅极绝缘层400的厚度优选地为50-300纳米(nm)。活性层500设置在栅极绝缘层400远离所述第一导热层310的一侧并覆盖所述栅极绝缘层400，活性层500可例如为本征多晶硅薄膜，具体地，在栅极绝缘层400上沉积本征非晶硅，使用准分子激光晶化本征非晶硅以制得本征多晶硅，靠近栅极绝缘层400一侧的本征多晶硅为活性层500。欧姆接触层600设置在活性层500远离栅极绝缘层400的一侧，具体地，欧姆接触层600为掺有硼或磷的微晶硅薄膜，这样一来，可以与源漏电极700形成良好的欧姆接触以及可以防止反向电场下的漏电流，从而提高多晶硅薄膜晶体管的品质。源漏电极700设置在欧姆接触层600远离活性层500的一侧，参见图2，源漏电极700具体可包括源极710和漏极720。
32.综上所述，本发明实施例提供的多晶硅薄膜晶体管10通过在栅电极层与栅极绝缘层之间设置第一导热层，能够减少激光法制备多晶硅时激光能量对栅电极层造成损伤，从而提高多晶硅薄膜晶体管的品质；此外，在栅电极层和基底衬板之间设置第二导热层，可进一步加速热量的传导，进一步减少激光能量对栅电极层造成的损伤。导热层采用钼或钼合金能够利用其高熔点从而最大程度上减少栅电极层中的铜金属损伤；导热层厚度为100-350纳米(nm)，能够更好的达到传导激光能量的效果。
33.【第二实施例】
34.参见图3，其为本发明第二实施例提供的一种阵列基板20的剖面结构示意图。所述阵列基板20例如包括：钝化层800、像素电极900以及如第一实施例所述的多晶硅薄膜晶体管10。
35.钝化层800设置在多晶硅薄膜晶体管10中源漏电极700远离所述基底衬板100的一侧，并覆盖所述多晶硅薄膜晶体管10，其中钝化层800可以包括但不限于氧化硅(siox)材料和氮化硅(sinx)材料中的一种。钝化层800位于漏极720上方设置有第一通孔810，第一通孔810贯穿钝化层800。像素电极900设置在钝化层800远离基底衬板100的一侧，具体地，像素电极900设置在钝化层800上靠近漏极720的一侧以及第一通孔810中，这样一来，像素电极900可通过第一通孔810与漏极720进行连接。像素电极900的材料可例如为氧化铟锡(ito)。
36.【第三实施例】
37.参见图4，其为本发明第三实施例提供的一种上述第一实施例中多晶硅薄膜晶体管10的制备方法，所述制备方法例如包括步骤：
38.s11：提供基底衬板；
39.s13：在所述基底衬板上沉积栅电极层并图案化所述栅电极层；
40.s14：在所述栅电极层上沉积第一导热层并图案化所述第一导热层，所述第一导热层覆盖所述栅电极层；
41.s15：在所述第一导热层上沉积栅极绝缘层并图案化所述栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖所述第一导热层；
42.s16：在所述栅极绝缘层上沉积非晶硅，对所述非晶硅进行晶体化得到活性层并图案化所述活性层；
43.s17：在所述活性层上沉积欧姆接触层并图案化所述欧姆接触层；
44.s18：在所述欧姆接触层上沉积源漏电极并图案化所述源漏电极。
45.其中，在步骤s11还包括：将基底衬板进行清洗和干燥。提到的基底衬板例如为透明玻璃材料，当然也可采用其他透明材料，本技术对此不做限制。
46.在步骤s13中，在所述基底衬板上沉积栅电极层的方式包括溅射、热蒸发、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积和电子回旋谐振化学气相沉积中的一种，本技术不对此进行限制。对栅电极层进行光刻处理使之图案化，具体光刻处理进一步包括：涂覆光刻胶、曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等步骤，可以参见现有技术中光刻处理的具体操作步骤，本技术不对此做进一步限定。
47.在步骤s14中，在所述栅电极层上沉积第一导热层的方式包括溅射、热蒸发、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积和电子回旋谐振化学气相沉积中的一种，本技术不对此进行限制。对第一导热层进行光刻处理使之图案化，使得图案化后的第一导热层能够完全覆盖所述栅电极层，这样一来，在进行后续激光辅助退火制备多晶硅时，当激光能量传递至第一导热层时，第一导热层能够吸收部分激光能量从而减少激光能量对栅电极层中的铜金属造成损伤，提高底栅型多晶硅薄膜晶体管的品质。优选地，第一导热层在基底衬板上的正投影与栅电极层在基底衬板上的正投影重合，这样一来可以在实现保护栅电极层的基础上节省材料，节约制作成本。进一步地，第一导热层的厚度为100-350纳米(nm)，这样一来，可以更好的达到传导激光能量的作用。
48.在步骤s15中，在所述第一导热层上沉积栅极绝缘层的方式包括热生长、常压化学气相沉积、低压化学气相沉积、等离子体辅助化学气相淀积、溅射中的一种，本技术不对此进行限制。对栅极绝缘层进行光刻处理使之图案化，光刻处理的具体方式与上述一致，这里不再进行赘述。
49.在步骤s16中，在所述栅极绝缘层上沉积非晶硅的方式包括等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积中的一种，本技术对此不进行限制。使用激光扫描的方式去除非晶硅中的氢(h)，激光的能量密度为200-300mj/cm2的低能量激光，低能量激光作用于非晶硅的温度达到550-600℃，能够起到去氢的效果。随后使用准分子激光器对非晶硅远离所述基底衬板的一侧进行结晶化以得到多晶硅，准分子激光的能量密度优选为380-480mj/cm2的高能量激光，这样一来可以使多晶硅在结晶时实现超级横向生长，达到更好的结晶效果。对多晶硅进行光刻处理以得到活性层，光刻处理的具体方式与上述一致，这里不再进行赘述。当然，在实际操作中，也可先对非晶硅进行图案化处理再进行结晶化，本技术不对此进行限制。
50.在步骤s17中，在活性层上沉积欧姆接触层的方式包括等离子体增强化学气相沉
积、低压化学气相沉积中的一种，本技术对此不进行限制；对欧姆接触层进行光刻处理使之图案化。
51.在步骤s18中，在所述欧姆接触层上沉积源漏电极的方式包括溅射、热蒸发、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积或电子回旋谐振化学气相沉积中的一种，本技术对此不进行限制。对源漏电极进行光刻处理使之图案化，需要说明的是，也可以先将源漏电极沉积在欧姆接触层上，然后对欧姆接触层和源漏电极采用同一掩模板进行图案化，本技术不对此进行限制。
52.进一步地，参见图5，在所述基底衬板上沉积所述栅电极层并图案化所述栅电极层之前，第一实施例中多晶硅薄膜晶体管10的制备方法还包括：s12：在所述基底衬板上沉积第二导热层并图案化所述第二导热层，所述栅电极层覆盖所述第二导热层；
53.其中，在步骤s12中，在基底衬板上沉积第二导热层的方式与在栅电极层沉积第一导热层的方式一致，这里不再进行赘述。对第二导热层进行图案化处理，使得栅电极层覆盖第二导热层，具体地，对第二导热层进行图案化处理，使得栅电极层在所述基底衬板上的正投影位于第二导热层在所述基底衬板上的正投影的范围之内，这样一来，可以更好地起到传到激光能量的作用，从而减少激光能量对栅电极层造成的铜损伤，提高多晶硅薄膜晶体管的品质。进一步地，第二导热层的厚度优选地为100-350纳米(nm)，这样一来，可以更好的达到传导激光能量的作用。
54.以上步骤得到的多晶硅薄膜晶体管，通过激光辅助退火的方式以使得多晶硅达到超级生长，从而提高多晶硅的结晶效果；通过在栅电极层与栅极绝缘层之间设置第一导热层，能够减少激光法制备多晶硅时激光能量对栅电极层造成损伤，从而提高多晶硅薄膜晶体管的品质；此外，在栅电极层和基底衬板之间设置第二导热层，可进一步加速热量的传导，进一步减少激光能量对栅电极层造成的损伤。导热层采用钼或钼合金能够利用其高熔点从而最大程度上减少栅电极层中的铜金属损伤；导热层厚度为100-350纳米(nm)，能够更好的达到传导激光能量的效果。
55.可以理解的是，前述各个实施例仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。
56.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。