[发明专利]薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置

说明书

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种薄膜晶体管的制备方法、薄膜晶体管、阵列基板和显示装置。

背景技术

低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，简称为LTPS)薄膜晶体管有别于传统的非晶硅薄膜晶体管，其电子迁移率可以达到50-200cm²/V-sec，可以有效地减小沟道面积从而减少薄膜晶体管的面积。当该薄膜晶体管应用到显示装置中时，能达到提高显示装置开口率和集成度的目的，由此可以在提高显示装置亮度的同时，可以降低功率消耗。

LTPS工艺通常形成薄膜晶体管的有源层，目前的制备工艺为先沉积非晶硅(a-Si)，继而通过激光退火工艺(Excimer Laser Annealer，简称ELA)将其转变为多晶硅(P-Si)；在多晶硅形成后，通过离子注入(Channel Doping)加入掺杂离子以对薄膜晶体管的阈值电压(Vth)进行调节。而在离子注入掺杂离子的过程中，多晶硅的界面不可避免地会被高能离子损伤，即使通过后继的高温退火工艺，也仅能进行一些不彻底的修复，从而引发薄膜晶体管稳定性变差的问题；同时，离子注入本身的能量具有一定的分布性，在后继的活化(Activation)过程中，很难使得掺入的离子分布均匀且与周边原子紧密结合，进而导致薄膜晶体管在外部能量(热、光、电)的影响下产生额外的不稳定性。

研究结果表明，界面特性对于整体的薄膜晶体管特性有非常显著的影响，因此需要其有较稳定以及优异的特性。由于多晶硅界面以及结晶部分的变差以及不稳定性，薄膜晶体管特性的信赖性以及优良性方面都会受到影响。研究结果进一步表明，薄膜晶体管不稳定的主要原因在于界面附近缺陷态、悬挂键以及可移动离子等，其中，P-Si一侧体内的缺陷态对于器件稳定性(热、光、电条件下)有较大的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种薄膜晶体管的制备方法、薄膜晶体管、阵列基板和显示装置，该薄膜晶体管的制备方法能减少薄膜晶体管中的界面缺陷态及不稳定因素，从而提升低温多晶硅薄膜晶体管的稳定性，获得更稳定的阵列基板和显示装置性能。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该薄膜晶体管的制备方法，包括形成栅极、源极和漏极以及有源层的步骤，其中，形成所述有源层包括：分步形成第一多晶硅层以及位于所述第一多晶硅层上方的第二多晶硅层，以及在所述第二多晶硅层中和所述第一多晶硅层的上表层加入掺杂离子。

优选的是，形成所述有源层的步骤具体包括：

形成第一非晶硅层；

通过第一次激光退火工艺将所述第一非晶硅层转变为所述第一多晶硅层；

在所述第一多晶硅层的上表面形成第二非晶硅层，并在形成所述第二非晶硅层的过程中加入掺杂离子；

对所述第二非晶硅层进行第二次激光退火工艺，使所述第一多晶硅层的上表层熔融，所述第二非晶硅层在所述第一多晶硅层的表面生长，形成第二多晶硅层并使得所述第一多晶硅层的上表层加入掺杂离子。

优选的是，在形成所述第一非晶硅层之前，还包括形成缓冲层的步骤。

优选的是，在形成所述第一非晶硅层与第一次激光退火工艺之间还包括第一次脱氢工艺；在形成所述第二非晶硅层与第二次激光退火工艺之间还包括第二次脱氢工艺。

优选的是，在所述第一多晶硅层的上表面形成第二非晶硅层之前，还包括对所述第一多晶硅层进行表面处理；

对所述第一多晶硅层进行表面处理为采用氢氟酸-臭氧水-氢氟酸-氢气水表面处理方式。

优选的是，对所述第二非晶硅层进行第二次激光退火工艺的过程中，激光能量控制为使得所述第一多晶硅层的上表层熔融的厚度不超过10nm。

优选的是，所述第一非晶硅层的厚度范围为30-50nm；所述第二非晶硅层的厚度范围为2-10nm。

一种薄膜晶体管，包括栅极、源极和漏极以及有源层，其中，所述有源层包括多晶硅层以及设置在所述多晶硅层的上表层的掺杂离子。

优选的是，所述多晶硅层的厚度范围为32-60nm，设置有掺杂离子的所述多晶硅层的厚度范围为12-20nm。

一种阵列基板，包括上述的薄膜晶体管。

一种显示装置，包括上述的阵列基板。

本发明的有益效果是：