低温多晶硅薄膜晶体管、阵列基板、显示面板的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及显示技术领域，并且具体而言涉及一种低温多晶硅(lowtemperature polysilicon, LTPS)薄膜晶体管(thin film transistor, TFT)、阵列基板和显不面板。
【背景技术】
[0002]LTPS TFT液晶显示器(liquid crystal display, LCD)有别于传统的非晶硅(a-Si) TFT-1XD。传统非晶硅材料的电子迀移率仅仅为0.5cm2/V.sec,而低温多晶硅的电子迀移率可以达到50~200cm2/V.sec。因此与传统非晶硅TFT-1XD相比，低温多晶硅TFT-1XD具有更高解析度、更快反应速度、更大开口率(aperture rat1)、更高亮度等优点。另外，较高的电子迀移率使得可以将周边驱动电路集成在玻璃衬底上，实现玻璃上集成系统(S0G)，从而节省空间和成本。
[0003]在现有低温多晶硅工艺中，多晶硅(polysilicon，Ρ-Si)有源层与栅极绝缘层(gate insulating layer, GI)之间界面的处理通常采用栅极绝缘层预清洗(Pre-GIClean)工艺。S卩，在形成栅极绝缘层之前，对多晶硅有源层表面进行预清洗。这种预清洗工艺只能在一定程度上改善有源层和栅极绝缘层之间界面的粗糙度以及降低界面态缺陷密度。再者，不同规格的产品需要进行的预清洗工艺也不尽相同，从而提升了工艺复杂性与时间成本。
[0004]因此，本领域中存在对改进的低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法的需求。【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于减轻或解决前文所提到的问题的一个或多个。具体而言，本实用新型的低温多晶硅薄膜晶体管及制作方法、阵列基板、显示面板通过在有源层和栅极绝缘层之间设置氧化石墨烯(graphene oxide)层，解决了多晶硅有源层和栅极绝缘层之间界面粗糙度和界面缺陷态密度的问题。
[0006]在第一方面，提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管，包括设置在衬底上的有源层、源极、漏极、栅极以及位于所述有源层和所述栅极之间的栅极绝缘层，所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括设置在所述有源层和所述栅极绝缘层之间的氧化石墨烯层。
[0007]根据此实施例，在多晶硅有源层和栅极绝缘层之间增加了氧化石墨烯层。氧化石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面层结构，其离子迀移率较高且具有共轭η键电子云分布。与多晶硅相比，氧化石墨烯具有更小的分子结构，使得可以进一步降低多晶硅有源层和栅极绝缘层之间界面粗糙度和界面缺陷态密度，从而提高低温多晶硅薄膜晶体管的特性。由于该氧化石墨烯层的应用，该低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程中不需要进行栅极绝缘层预清洗工艺，从而简化制作工艺并且降低成本。
[0008]在优选实施例中，所述氧化石墨烯层的厚度可以为10-20nm。
[0009]根据此实施例，氧化石墨烯层可以具有10-20nm的厚度，从而提供平整表面。优选地，氧化石墨稀层的厚度可以为10nm。
[0010]在优选实施例中，所述低温多晶硅薄膜晶体管还可以包括形成在所述衬底上的缓冲层。
[0011]根据此实施例，通过在衬底和薄膜晶体管的有源层(当薄膜晶体管为顶栅结构时)或栅极(当薄膜晶体管为底栅结构时)之间设置缓冲层，可以提高待形成的有源层或栅极与衬底之间的附着程度。该缓冲层可以将衬底与有源层隔绝，避免衬底中杂质进入有源层，影响薄膜晶体管的性能。此外，在利用准分子激光退火将非晶硅转变为多晶硅以形成有源层时，该缓冲层还可以减小多晶硅和衬底之间的热扩散，降低退火时温度上升对衬底的影响。
[0012]在优选实施例中，所述缓冲层可以由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。所述缓冲层的厚度可以为50-300nm。优选地，所述缓冲层可以由氧化硅形成并且厚度可以为50-100nm。可替换地，所述缓冲层可以由氮化硅形成并且厚度可以为100_300nm。
[0013]根据此实施例，通过在衬底上形成具有上述厚度的缓冲层，不仅可以有效地隔绝来自衬底中的杂质，并且可以在激光退火时为衬底提供保护。
[0014]在优选实施例中，所述有源层可以设置在所述缓冲层上；所述低温多晶硅薄膜晶体管还可以包括设置在所述栅极上的层间电介质层(interlayer dielectric layer,ILD);以及所述源极和所述漏极可以分别通过贯穿所述氧化石墨烯层、所述栅极绝缘层和所述层间电介质层的过孔连接到所述有源层。
[0015]根据此实施例，该低温多晶硅薄膜晶体管可以是顶栅型。也就是说，该低温多晶硅薄膜晶体管包括衬底、形成于衬底上的有源层和氧化石墨烯层的叠层、覆盖该衬底和该叠层的栅极绝缘层、形成于该栅极绝缘层上并且位于该叠层上方的栅极、覆盖该栅极和该栅极绝缘层的层间电介质层、以及形成于该层间电介质层上并且电连接到该有源层的源极和漏极。在顶栅型薄膜晶体管中，有源层直接形成于衬底(或缓冲层)上，由于衬底的表面非常平整，使得形成于衬底(或缓冲层上)上的有源层的表面也比较平整。这有利于降低有源层和栅极绝缘层之间界面的粗糙度，有利于提高低温多晶硅薄膜晶体管的性能。
[0016]在优选实施例中，所述栅极可以设置在所述缓冲层上；所述低温多晶硅薄膜晶体管还可以包括设置在所述有源层上的层间电介质层；以及所述源极和所述漏极可以分别通过贯穿所述层间电介质层的过孔连接到所述有源层。
[0017]根据此实施例，该低温多晶硅薄膜晶体管可以是底栅型。也就是说，该低温多晶硅薄膜晶体管包括衬底、形成于衬底上的栅极、覆盖该衬底和该栅极的栅极绝缘层、形成于该栅极绝缘层上的氧化石墨烯层和有源层的叠层、覆盖该栅极绝缘层和该叠层的层间电介质层、以及形成于该层间电介质层上并且电连接到该有源层的源极和漏极。在底栅型薄膜晶体管中，栅极和栅极绝缘层可以充当有源层的光学保护层，防止背光源发出的光照射到有源层所产生的光生载流子而破坏有源层的电学特性，进而影响薄膜晶体管的性能。
[0018]在优选实施例中，所述有源层可以包括掺杂的源极接触区和漏极接触区；所述源极设置在所述源极接触区上方并且连接到所述源极接触区；以及所述漏极设置在所述漏极接触区上方并且连接到所述漏极接触区。
[0019]根据此实施例，例如通过掺杂，在有源层的将与源极和漏极连接的部分形成源极接触区和漏极接触区。这有利于实现源极和漏极与有源层之间的欧姆接触，从而提高低温多晶硅薄膜晶体管的性能。
[0020]在第二方面，本实用新型提供了一种阵列基板，包括如上文所述的低温多晶硅薄膜晶体管，覆盖所述低温多晶硅薄膜晶体管的平坦化层，以及像素电极，其中所述像素电极通过贯穿所述平坦化层的过孔连接到所述低温多晶体管薄膜晶体管的所述漏极。
[0021]根据本实用新型的阵列基板具有与上文所述的低温多晶硅薄膜晶体管相同或相似的益处，此处不再赘述。
[0022]在第三方面，本实用新型提供了一种显示面板，包括如上文所述的阵列基板。
[0023]根据本实用新型的显示面板具有与上文所述的低温多晶硅薄膜晶体管相同或相似的益处，此处不再赘述。
[0024]根据本实用新型，通过在多晶硅有源层和栅极绝缘层之间增加了氧化石墨烯层。氧化石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面层结构，其离子迀移率较高且具有共轭η键电子云分布。与多晶硅相比，氧化石墨烯具有更小的分子结构，使得可以进一步降低多晶硅有源层和栅极绝缘层之间界面粗糙度和界面缺陷态密度，从而提高低温多晶硅薄膜晶体管的特性。由于该氧化石墨烯层的应用，该低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程中不需要进行栅极绝缘层预清洗工艺，从而简化制作工艺并且降低成本。
【附图说明】
[0025]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下文的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0026]图1为本实用新型一实施例中低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图；
[0027]图2为本实用新型一实施例中低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图；
[0028]图3为本实用新型一实施例中低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图；
[0029]图4为本实用新型一实施例中阵列基板的结构示意图；
[0030]图5为本实用新型一实施例中阵列基板的结构示意图；
[0031]图6为本实用新型一实施例中低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法的流程示意图；以及
[0032]图7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G、7H、71、7J、7K、7L、7M、7N 为本实用新型一实施例中低温多晶硅薄膜晶体管在各个工艺阶段的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图，对本实用新型的低温多晶硅薄膜晶体管及制作方法、阵列基板、显示面板通过的【具体实施方式】进行详细地说明。本实用新型的附图示意性地绘示出与发明点有关的结构、部分和/或步骤，而没有绘示或者仅仅部分地绘示与发明点无关的结构、部分和/或步骤。附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本实用新型的内容。
[0034]附图中示出的部件标注