[发明专利]薄膜晶体管及其制备方法和有机发光二极管显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管(TFT)、制备薄膜晶体管的方法，以及包含该 TFT的有机发光二极管(OLED)显示装置。

背景技术

通常，多晶硅(poly-Si)层广泛用作薄膜晶体管(TFT)的半导体层， 因为多晶硅层具有高场效应迁移率，可用于高速工作电路，且可用于形成互 补的金属-氧化物-半导体(complementary-metal-oxide-semiconductor，CMOS) 电路。包括多晶硅层的TFT通常用作有源矩阵液晶显示器(AMLCD)的有 源器件，或有机发光二极管(OLED)的开关或驱动装置。

将非晶硅(a-Si)层结晶成多晶硅层的方法可包括固相结晶(SPC)法、 准分子激光结晶(ELC)法、金属诱导结晶(MIC)法和金属诱导横向结晶 (MILC)法。在SPC法中，将非晶硅层在低于700℃的温度下退火数小时， 在该温度下TFT中所用的玻璃衬底将变形。在ELC法中，将准分子激光束 辐射到非晶硅层上，使得非晶硅层在非常短的时间内加热至高温。在MIC 法中，诸如镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)或铝(Al)等金属被引入与非 晶硅层接触，或掺入非晶硅层中，以促使非晶硅层向多晶硅层的相变。在 MILC法中，通过金属与硅反应制备的硅化物横向扩散，从而促使非晶硅层 结晶。

但是，因为衬底在高温下长时间退火，所以SPC法耗时太多且会导致 衬底变形。同样，ELC法需要昂贵的激光设备并导致多晶硅表面形成突起， 从而劣化半导体层和栅绝缘层之间的界面特性。此外，当使用MIC法或 MILC法时，大量的金属催化剂会残留在结晶的多晶硅层内，从而增大TFT 半导体层的漏电流。

关于使用金属催化剂结晶非晶硅层的方法已进行了大量研究，因为与 SPC法相比，非晶硅层可在更低的温度下更短的时间内结晶。使用金属催化 剂结晶非晶硅层的常规方法包括MIC法和MILC法。但是在上述方法中， 由于金属催化剂导致的污染，TFT的装置特性会降低。

为了防止金属催化剂导致的污染，在使用金属催化剂结晶非晶硅层后， 进行吸杂工艺(gettering process)以去除金属催化剂。常规的吸杂工艺可使 用诸如磷(P)或惰性气体等杂质，或通过在多晶硅层上形成另一层非晶硅 层进行。但是，金属催化剂未从多晶硅层有效去除，使得漏电流仍然很大。 此外，在顶栅TFT的制备工艺中，吸杂部位通常远离半导体层的沟道区， 从而降低了吸杂的有效性。

发明内容

本发明各方案提供底栅薄膜晶体管(TFT)、制备TFT的方法以及包含 该TFT的有机发光二极管(OLED)显示装置。使用源/漏极材料层作为吸杂 部位对利用金属催化剂层结晶的半导体层沟道区吸杂，使得沟道区的金属催 化剂量降低，从而改善TFT的电学性能。

根据本发明的一个方案，TFT包括：衬底；布置在该衬底上的栅极；布 置在该栅极上的栅绝缘层；布置在该栅绝缘层上使用金属催化剂结晶的半导 体层；以及布置在该半导体层上电连接到半导体层的源区和漏区的源极和漏 极。第二金属或第二金属的硅化物以预定深度扩散到源极和漏极下方的半导 体层表面区域中。

根据本发明的又一方案，制备TFT的方法包括：在衬底上形成栅极； 在栅极上形成栅绝缘层；在栅绝缘层上形成非晶硅(a-Si)层；使用金属催 化剂将非晶硅层结晶成多晶硅(poly-Si)层；将多晶硅层图案化制成半导体 层；在半导体层上形成源/漏极材料层；以及将衬底退火以使半导体层沟道 区的金属催化剂吸附至与源/漏极材料层接触的半导体层表面区域。

根据本发明的又一方案，OLED显示装置包括：衬底；布置在该衬底上 的栅极；布置在栅极上的栅绝缘层；布置在栅绝缘层上使用金属催化剂结晶 的半导体层；布置在半导体层上的源极和漏极，该源极和漏极电连接到半导 体层的源区和漏区；电连接到源极和漏极之一的第一电极；布置在第一电极 上包括发光层(EML)的有机层；以及布置在有机层上的第二电极。第二金 属或第二金属的硅化物，以预定深度扩散至源极和漏极下方的半导体层表面 区域中。

本发明的其它方案和/或优点将在以下说明中部分阐述，且其部分是从 说明书中显而易见的，或可通过本发明的实施来理解。

附图说明

从以下结合附图对示例性实施方式的说明中，本发明的这些和/或其他 方案和优点将变得显而易见并更易于理解：