[发明专利]一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制备方法和显示器件

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制备方法和显示器件。

背景技术

低温多晶硅薄膜晶体管(Low Temperature Poly-silicon Thin Film Transistor，简称LTPS TFT)由于具有较高的迁移率和稳定性等优点，已经普遍应用在有源矩阵有机发光显示器(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，简称AMOLED)、有源矩阵液晶显示器(Active Matrix Liquid Crystal Display，简称AMLCD)等显示器上。

这种低温多晶硅薄膜晶体管的制备过程一般是在基板上沉积非晶硅层，再通过热处理等方式使非晶硅熔融结晶以形成具有晶粒结构的多晶硅层，接下来利用多晶硅层作为薄膜晶体管的沟道层，硅的氮氧化物作为栅绝缘层，金属作为栅极，然后以金属栅极为掩膜进行自对准的离子注入形成源漏极，最终完成多晶硅薄膜晶体管的制作。在多晶硅薄膜晶体管的制备过程中，离子注入后会造成多晶硅的晶格损伤，需要后续的激活工艺对注入的离子进行激活并修复多晶硅层的晶格损伤。另外，多晶硅薄膜与栅氧化层的界面存在未成键轨道的悬挂键，是多晶硅晶界的界面态密度增加的很重要的因素，从而导致载流子迁移率下降，阈值电压升高等显示器件的性能退化问题，后续工艺还要通过氢化工艺钝化多晶硅薄膜内部和界面的缺陷。

现有技术中的常用的激活方法为层间介质层后进行快速热退火，该方法通常需要将基板加热到600度以上，这种高温工艺容易导致玻璃基板变形并造成层间绝缘层出现裂纹，从而严重影响薄膜晶体管的特性。现有技术中氢化工艺最常用的方法是制作完成薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)后在氢气氛中进行退火或者以氮化硅薄膜为氢来源进行热处理使氢扩散至栅氧化层和多晶硅层。由于这些方法通常需要穿过多层薄膜进入有源层，使得氢的扩散距离很长，为了充分进行氢化，就需要很长的时间进行热处理，增加了工艺成本和时间。同时，长时间的热处理会对TFT器件造成一定的影响，特别是在TFT的尺寸很大的情况下，这种影响是更大。

综上所述，现有技术中制备低温多晶硅薄膜晶体管需要经过多步热处理工艺包括层间介质层后的离子激活以及TFT制作完成后的氢化处理等，其中常用的激活方法为快速热退火，氢化处理则是在器件完成后进行较长时间的退火，使得低温多晶硅薄膜晶体管的热成本和时间成本较高，而且对于器件的电学特性提升也会受到限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何降低低温多晶硅薄膜晶体管的制作成本，提升器件性能。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法，包括：

S1、在衬底基板上依次制作缓冲层、有源层、栅绝缘层和栅极，形成源漏区域；

S2、沉积层间介质层，经过图案化处理形成源漏区域的接触孔；

S3、同时进行离子激活和氢化处理；

S4、沉积源漏金属层，经过图形化处理得到源极和漏极。

进一步地，步骤S1具体包括：

S11、在衬底基板上沉积缓冲层；

S12、在缓冲层上方沉积非晶硅层，并使非晶硅层经过晶化处理成为多晶硅，再对多晶硅进行图案化处理形成有源层；

S13、在有源层上方沉积形成栅绝缘层；

S14、在栅绝缘层上方沉积栅极金属层，经过图案化处理形成栅极；

S15、通过离子注入形成源漏区域。

进一步地，形成缓冲层、非晶硅层以及栅绝缘层均采用等离子体增强化学气相沉积法制作。

进一步地，所述晶化处理采用准分子激光退火设备进行处理。

进一步地，栅极金属层和源漏金属层的材料为钼、铝、钛之一，或者为钼、铝、钛中任意两者以上构成的复合材料。

进一步地，所述离子注入时注入的离子为硼离子或者磷离子。

进一步地，所述缓冲层为氧化硅和氮化硅复合薄膜。

进一步地，所述层间介质层为氧化硅和氮化硅复合薄膜。

进一步地，步骤S3具体包括：

进行氮等离子处理的同时进行低温退火。

进一步地，低温退火的温度为350-500℃，低温退火的时间为20-40分钟。