薄膜電晶體及其製備方法、陣列基板與流程

2023-10-10 06:38:19 1

本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種薄膜電晶體及其製備方法、包括該薄膜電晶體的陣列基板。

背景技術：

多晶矽(p-si)薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)由於具有響應時間快、容易實現重摻雜、溝道電流穩定等優點，在顯示領域得到了廣泛應用。

在多晶矽薄膜電晶體的製備工藝中，製備源/漏極之前，先進行過孔工藝，在p-si層以上形成過孔。傳統的過孔工藝，一是僅採用CF4/O2氣體進行刻蝕，這種工藝由於刻蝕氣體對絕緣膜和p-Si的選擇比低，而出現p-Si層同時被刻蝕掉的問題。為了提高對絕緣膜和p-Si的選擇比，另一種工藝是在採用CF4/O2氣體進行刻蝕一定時間之後，使用C4F8和C2HF5等含碳較高的氣體繼續刻蝕。但是，使用了C4F8和C2HF5等氣體的情況下，CFx的反應性生成物附著在設備腔室內，導致設備需要經常維護保養，縮短了設備的維護保養周期。

技術實現要素：

有鑑於此，有必要提供一種薄膜電晶體及其製備方法、陣列基板，能夠避免多晶矽層被誤刻蝕，保護多晶矽層，同時延長設備的維護保養周期，節省工業生產成本。

本發明公開了一種薄膜電晶體的製備方法，其包括：

在基板上製備多晶矽層；

在所述多晶矽層上順序製備金屬膜層及層間絕緣膜；

在所述金屬膜層上形成貫穿所述層間絕緣膜的第一過孔並製備源漏極。

在其中一個實施例中，所述在所述金屬膜層上形成貫穿所述層間絕緣膜的第一過孔，為：

採用含氟的預設氣體進行刻蝕，在所述金屬膜層上形成貫穿所述層間絕緣膜的第一過孔。

在其中一個實施例中，所述在所述多晶矽層上順序製備金屬膜層及層間絕緣膜，包括：

在所述多晶矽層對應於源漏極的區域上製備金屬膜層；

在所述多晶矽層上製備層間絕緣膜，所述層間絕緣膜覆蓋所述金屬膜層。

在其中一個實施例中，所述在所述多晶矽層上製備層間絕緣膜，包括：

在所述多晶矽層上順序製備柵極絕緣膜、柵極及層間絕緣膜；

並且，所述在所述金屬膜層上形成貫穿所述層間絕緣膜的第一過孔，為：在所述金屬膜層上形成貫穿所述層間絕緣膜及所述柵極絕緣膜的第一過孔。

在其中一個實施例中，所述在所述多晶矽層對應於源漏極的區域上製備金屬膜層，包括：

在所述多晶矽層上製備柵極絕緣膜；

在對應於源漏極的區域上形成貫穿所述柵極絕緣膜的第二過孔；

在所述柵極絕緣膜上分別製備柵極及金屬膜層，所述金屬膜層覆蓋所述第二過孔；

並且，所述在所述多晶矽層上製備層間絕緣膜，為：在所述柵極絕緣膜上製備層間絕緣膜，所述層間絕緣膜覆蓋所述柵極和所述金屬膜層。

在其中一個實施例中，所述在基板上製備多晶矽層之前，所述薄膜電晶體的製備方法還包括：

在所述基板上順序製備柵極和柵極絕緣膜；

所述在基板上製備多晶矽層，為：在所述柵極絕緣膜上製備多晶矽層。

在其中一個實施例中，在製備柵極之前，所述薄膜電晶體的製備方法還包括：

在所述基板上製備緩衝層。

本發明還公開了一種薄膜電晶體，所述薄膜電晶體採用如上述任一項所述的製備方法製備得到。

在其中一個實施例中，所述金屬膜層採用與柵極相同的金屬材料。

本發明還公開了一種陣列基板，其包括如上述任一項所述的薄膜電晶體。

上述薄膜電晶體及其製備方法、陣列基板，通過在多晶矽層上增加一金屬膜層，能夠在刻蝕過孔時，保護多晶矽層，避免多晶矽層被誤刻蝕，從而提高薄膜電晶體的良品率。由於刻蝕氣體對絕緣層和金屬膜層具有較高選擇比，無需分兩階段進行刻蝕，亦無需使用含碳較高的C4F8和C2HF5等氣體，因此不會在設備腔室內生成CFx的反應性生成物，從而延長設備的維護保養周期，節省了工業生產成本，還減輕了環境汙染。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他實施例的附圖。

圖1為本發明一實施例的薄膜電晶體的製備方法的流程示意圖；

圖2a為本發明另一實施例的薄膜電晶體的製備方法的流程示意圖；

圖2b為本發明又一實施例的薄膜電晶體的製備方法的流程示意圖；

圖3a為本發明一具體實施例的薄膜電晶體的的製備方法的流程示意圖；

圖3b為本發明一具體實施例製備得到的薄膜電晶體的結構示意圖；

圖4a為本發明另一具體實施例的薄膜電晶體的的製備方法的流程示意圖；

圖4b為本發明另一具體實施例製備得到的薄膜電晶體的結構示意圖；

圖5a為本發明又一具體實施例的薄膜電晶體的的製備方法的流程示意圖；

圖5b為本發明又一具體實施例製備得到的薄膜電晶體的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

下面結合附圖描述根據本發明實施例的薄膜電晶體及其製備方法、陣列基板。例如，本發明一實施例的薄膜電晶體的製備方法，包括：在基板上製備多晶矽層；在所述多晶矽層上順序製備金屬膜層及層間絕緣膜；在所述金屬膜層上形成貫穿所述層間絕緣膜的第一過孔並製備源漏極。例如，上述製備方法，為頂柵結構的薄膜電晶體的製備方法。又如，上述製備方法，為底柵結構的薄膜電晶體的製備方法。

請參閱圖1，其為本發明一實施例的薄膜電晶體的製備方法的流程示意圖。該製備方法包括：

S110，在基板上製備多晶矽層。例如，在玻璃基板上製備多晶矽層。又如，在柔性基板上製備多晶矽層。又如，在柔性聚合物基板上製備多晶矽層。

在一個實施例中，所述製備方法用於製備頂柵結構的薄膜電晶體。此時，一種實施方式是，直接在基板上製備多晶矽層。另一種實施方式是，在基板上製備緩衝層，然後在緩衝層上製備多晶矽層。又一種實施方式是，當採用柔性基板時，為了提高柔性基板的水汽阻隔能力，在柔性基板上製備水汽阻隔層，在水汽阻隔層上製備多晶矽層；或者，在水汽阻隔層上順序製備緩衝層及多晶矽層。

在另一個實施例中，所述製備方法用於製備底柵結構的薄膜電晶體。此時，在製備多晶矽層之前，先在基板上順序製備柵極和柵極絕緣膜，在柵極絕緣膜上製備多晶矽層。其中，一種實施方式是，直接在基板上順序製備柵極和柵極絕緣膜。另一種實施方式是，在基板上製備緩衝層，然後在緩衝層上順序製備柵極和柵極絕緣膜。又一種實施方式是，當採用柔性基板時，為了提高柔性基板的水汽阻隔能力，在柔性基板上製備水汽阻隔層，在水汽阻隔層上順序製備柵極和柵極絕緣膜；或者，在水汽阻隔層上順序製備緩衝層、柵極和柵極絕緣膜。

其中，緩衝層為SiOx層、SiNx層或SiOx層與SiNx層的堆疊組合。例如，緩衝層為單層SiOx層，或者單層SiNx層，或者多層SiOx層，或者多層SiNx層，或者至少一層SiOx層與至少一層SiNx層的堆疊。

S120，在所述多晶矽層上順序製備金屬膜層及層間絕緣膜。

作為一種實施方式，該金屬膜層完全覆蓋多晶矽層。例如，該金屬膜層為一層或多層。又如，該金屬膜層為多層，其中不同金屬膜層的材料可以相同或不同。

作為另一種方式，該金屬膜層覆蓋多晶矽層的部分區域，例如該金屬膜層至少覆蓋多晶矽層上對應過孔的區域。又如，該金屬膜層覆蓋多晶矽層上對應源漏極的區域。又如，步驟S120具體為：在所述多晶矽層對應於源漏極的區域上製備金屬膜層；在所述多晶矽層上製備層間絕緣膜，所述層間絕緣膜覆蓋所述金屬膜層。此時，可通過圖形化的掩膜板在多晶矽層上製備金屬膜層。

在一個實施例中，所述製備方法用於製備頂柵結構的薄膜電晶體。此時，一種實施方式是，在多晶矽上製備金屬膜層，在金屬膜層上順序製備柵極絕緣膜、柵極及層間絕緣膜。另一種實施方式是，在多晶矽層上製備柵極絕緣膜，在柵極絕緣膜上分別製備柵極及金屬膜層。例如，為了提高生產效率，可通過圖形化的掩膜板，採用相同的金屬材料同時製備柵極和金屬膜層。

在另一個實施例中，所述製備方法用於製備底柵結構的薄膜電晶體。此時，在多晶矽上製備金屬膜層，在金屬膜層上製備層間絕緣膜。

應當理解，具體實施中，金屬膜層的材料與柵極的材料可以相同或不同。例如，柵極選用金屬鉬或金屬鈦，金屬膜層可以選用金屬鉬、金屬鈦或其他金屬材料。例如，金屬膜層選用與源漏極相同的金屬材料。又如，上述金屬膜層和源漏極選用金屬鋁、金屬鈦、或鈦鋁合金等材料。又如，上述金屬膜層為鋁層和鈦層的疊加結構；又如，上述金屬膜層為鈦/鋁/鈦的三層疊加結構。

本實施例中，在多晶矽層和層間絕緣膜之間增加一金屬膜層，能夠產生金屬接觸界面，在後續的過孔刻蝕工藝中，由於刻蝕氣體對金屬膜層和層間絕緣膜具有較高選擇比，能夠避免多晶矽層被誤刻蝕，因此能夠保護多晶矽層。

S130，在所述金屬膜層上形成貫穿所述層間絕緣膜的第一過孔並製備源漏極。

例如，通過幹法刻蝕工藝形成第一過孔。例如，採用含氟的預設氣體進行刻蝕，形成第一過孔。又如，通過ICP(Inductively Couple Plasma，感應耦合等離子)刻蝕工藝，採用含氟的預設氣體進行刻蝕，形成第一過孔。優選地，預設氣體為含氟並且不含碳的氣體，或者，預設氣體為含氟並且含碳量較少的氣體。例如，預設氣體為含氟並且含碳量少於C4F8和C2HF5的氣體；又如，預設氣體為四氟化碳(CF4)氣體、六氟化硫(SF6)氣體、四氟化碳與氧氣的混合氣體(CF4/O2)或者六氟化硫與氧氣的混合氣體(SF6/O2)。

其中，第一過孔形成在所述金屬膜層上方，並且所述過孔的直徑小於或等於所述金屬膜層的寬度。

在一個實施例中，對於一些頂柵結構的薄膜電晶體，該第一過孔還貫穿柵極絕緣膜。例如，對於柵極絕緣膜在金屬膜層之上的頂柵結構的薄膜電晶體，該第一過孔還貫穿柵極絕緣膜。

傳統工藝中，形成過孔後製備源漏極，源漏極填充過孔，使得源漏極與多晶矽層實現歐姆接觸。本實施例中，多晶矽層上增加一金屬膜層，同樣能與源漏極實現歐姆接觸。例如，為了獲得與傳統工藝相同的金屬與半導體的歐姆接觸界面，上述金屬膜層選用與源漏極相同的金屬材料，例如鈦、鋁、鈦鋁合金等。

其中，源漏極包括源極和漏極。例如，在金屬膜層上形成貫穿層間絕緣膜的兩個第一過孔，然後製備填充該兩個第一過孔的兩個電極，這兩個電極中任意一個作為源極，另一個作為漏極。

上述薄膜電晶體的製備方法，通過在多晶矽層上增加一金屬膜層，能夠在刻蝕過孔時，保護多晶矽層，避免多晶矽層被誤刻蝕，從而提高薄膜電晶體的良品率。由於刻蝕氣體對絕緣層和金屬膜層具有較高選擇比，無需分兩階段進行刻蝕，亦無需使用含碳較高的C4F8和C2HF5等氣體，因此不會在設備腔室內生成CFx的反應性生成物，從而延長設備的維護保養周期，節省了工業生產成本，還減輕了環境汙染。

在一個實施例中，如圖2a所示，步驟S120包括：

S121，在所述多晶矽層對應於源漏極的區域上製備金屬膜層。

S122，在所述多晶矽層上製備層間絕緣膜，所述層間絕緣膜覆蓋所述金屬膜層。

在一個實施例中，例如製備頂柵結構的薄膜電晶體時，步驟S122具體為：在所述多晶矽層上順序製備柵極絕緣膜、柵極及層間絕緣膜。此時，步驟S130具體為：形成貫穿所述層間絕緣膜及所述柵極絕緣膜的第一過孔。

在一個實施例中，例如製備頂柵結構的薄膜電晶體時，如圖2b所示，步驟S121包括：

S121a，在所述多晶矽層上製備柵極絕緣膜；

S121b，在對應於源漏極的區域上形成貫穿所述柵極絕緣膜的第二過孔；

S121c，在所述柵極絕緣膜上分別製備柵極及金屬膜層，所述金屬膜層覆蓋所述第二過孔。

此時，步驟S122為：在所述柵極絕緣膜上製備層間絕緣膜，所述層間絕緣膜覆蓋所述柵極和所述金屬膜層。

在一個實施例中，例如製備底柵結構的薄膜電晶體時，在步驟S110之前，上述製備方法還包括：在所述基板上順序製備柵極和柵極絕緣膜。此時，步驟S122具體為：在所述柵極絕緣膜上製備多晶矽層。

下面是本發明的薄膜電晶體的製備方法的幾個具體實施例。

例如，請一併參閱圖3a和圖3b。如圖3a所示，一具體實施例的薄膜電晶體的製備方法包括：

S310，在基板上製備多晶矽層11。

例如，在基板上直接製備多晶矽層。又如，為了提升多晶矽層的性能，先在基板上製備緩衝層，在緩衝層上製備多晶矽層。其中，緩衝層為單層SiOx層，或者單層SiNx層，或者多層SiOx層，或者多層SiNx層，或者至少一層SiOx層與至少一層SiNx層的堆疊。

S320，在所述多晶矽層11上順序製備金屬膜層12、柵極絕緣膜13、柵極14及層間絕緣膜15。

S330，在所述金屬膜層上形成貫穿所述層間絕緣膜及所述柵極絕緣膜的第一過孔。

S340，製備源漏極16。其中第一過孔被源漏極16填充。

上述製備方法用於製備頂柵結構的薄膜電晶體，根據上述製備方法，製備得到如圖3b所示的薄膜電晶體10。

又如，請一併參閱圖4a和圖4b。如圖4a所示，另一具體實施例的薄膜電晶體的製備方法包括：

S410，在基板上製備多晶矽層11。

例如，在基板上直接製備多晶矽層。又如，為了提升多晶矽層的性能，先在基板上製備緩衝層，在緩衝層上製備多晶矽層。其中，緩衝層為單層SiOx層，或者單層SiNx層，或者多層SiOx層，或者多層SiNx層，或者至少一層SiOx層與至少一層SiNx層的堆疊。

S420，在所述多晶矽層11上製備柵極絕緣膜13。

S430，在對應於源漏極的區域上形成貫穿所述柵極絕緣膜13的第二過孔。

S440，在所述柵極絕緣膜13上分別製備柵極14及金屬膜層12，所述金屬膜層12覆蓋所述第二過孔。

S450，在所述柵極絕緣膜13上製備層間絕緣膜15，所述層間絕緣膜15覆蓋所述柵極14和所述金屬膜層12。

S460，在所述金屬膜層12上形成貫穿所述層間絕緣膜15的第一過孔。

S470，製備源漏極16。

上述製備方法用於製備頂柵結構的薄膜電晶體，根據上述製備方法，製備得到如圖4b所示的薄膜電晶體10。

又如，請一併參閱圖5a和圖5b。如圖5a所示，又一具體實施例的薄膜電晶體的製備方法包括：

S510，在所述基板上順序製備柵極14和柵極絕緣膜13；

例如，直接基板上製備柵極。又如，為了避免基板對柵極的汙染，在形成柵極之前，先在基板上製備緩衝層，緩衝層為單層SiOx層，或者單層SiNx層，或者多層SiOx層，或者多層SiNx層，或者至少一層SiOx層與至少一層SiNx層的堆疊。

S520，在所述柵極絕緣膜上製備多晶矽層11。

S530，在所述多晶矽層上順序製備金屬膜層12及層間絕緣膜15。

S540，在所述金屬膜層12上形成貫穿所述層間絕緣膜15的第一過孔。

S550，製備源漏極16。

上述製備方法用於製備底柵結構的薄膜電晶體，根據上述製備方法，製備得到如圖5b所示的薄膜電晶體10。

本發明還公開了一種薄膜電晶體，該薄膜電晶體採用上述任一實施例所述的製備方法製備得到。例如，該薄膜電晶體為頂柵結構的薄膜電晶體。又如，該薄膜電晶體為底柵結構的薄膜電晶體。

在其中一個實施例中，該薄膜電晶體中的金屬膜層採用與柵極相同的金屬材料。

在其中一個實施例中，該薄膜電晶體中的金屬膜層採用與源漏極相同的金屬材料。

本發明還公開了一種陣列基板，該陣列基板包括上述任一實施例所述的薄膜電晶體。例如，該陣列基板上包括若干數據線、若干掃描線及若干呈陣列分布的薄膜電晶體，若干數據線和若干掃描線垂直交錯形成多個單元區域，每個單元區域內設置有至少一薄膜電晶體。例如，每個單元區域內設置有一薄膜電晶體，該薄膜電晶體的柵極連接掃描線；該薄膜電晶體的源極連接數據線，即像素的驅動電壓輸入線；薄膜電晶體的漏極連接所在像素的像素電極陽極。掃描線上的電壓控制薄膜電晶體的開啟/關斷，當某一像素的薄膜電晶體開啟時，數據線上的像素驅動電壓通過源極和漏極輸入到像素電極，使該像素工作。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。