一种薄膜晶体管的制作方法、薄膜晶体管及显示基板与流程

本发明涉及显示领域，特别是指一种薄膜晶体管的制作方法、薄膜晶体管及显示基板。

背景技术：

随着液晶显示技术的发展，对薄膜晶体管的有源层的电子迁移率要求越来越高，传统的只由非晶硅材料制成的有源层，在电子迁移率上已不能满足性能需求(半导体层的电子迁移率偏低会导致薄膜晶体管的开态电流也随之偏低)。而目前的解决方法是，使用多晶硅和非晶硅的双层结构的作为有源层，多晶硅层在开态下具有足够高的电子迁移率，以弥补非晶硅层的不足。

参考图1所示，在现有的薄膜晶体管制作工艺中，会在多晶硅层上沉积出保护图形12，之后以保护图形12为掩膜板，对多晶硅层进行刻蚀，得到图1所示的多晶硅图形11，之后再制作非晶硅图形13，该非晶硅图形13能够与多晶硅图形11的刻蚀侧面d1相接处。

在具体刻蚀多晶硅层的过程中时，刻蚀气体难以刻蚀保护图形12，在该保护图形的掩膜作用下，使得非晶硅图形13的刻蚀侧面d1近乎于垂直于与保护图形12的接触面，不具有任何坡度，甚至还会出现如图1中椭圆形虚线处所示的过刻蚀现象(即非晶硅图形13相对上方保护图形缩进去了一部分)，显然，这种多晶硅层的刻蚀侧面会影响到与非晶硅图形13接触，使得两者接触面积十分有限，从而影响薄膜晶体管的电子迁移率，进而导致薄膜晶体管的工作性能得到恶化。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有薄膜晶体管有源层中的非晶硅图形与多晶硅图形接触不理想，而影响薄膜晶体管电子迁移率的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明的实施例提供一种薄膜晶体管的制作方法，包括形成有源层的步骤，所述步骤包括：

在衬底基板上依次形成多晶硅图层和保护图层；

使用第一刻蚀气体，对所述保护图层进行刻蚀，得到由保护图层形成的保护图形；

以所述保护图形为掩膜板，使用第二刻蚀气体，同时对所述保护图形以及多晶硅图层进行刻蚀，得到由多晶硅图层形成的多晶硅图形，以及由保护图形形成的保护残留图形，其中所述保护图形被所述第二刻蚀气体刻蚀的速率不小于所述多晶硅图层被所述第二刻蚀气体刻蚀的速率；

形成非晶硅图形，所述非晶硅图形与所述多晶硅图形的刻蚀侧面相接触，所述多晶硅图形和所述非晶硅图形共同组成有源层。

其中，所述多晶硅图层的形成材料包括p-si，所述保护图层形成材料包括sio2。

其中，使用第一刻蚀气体，对所述保护图层进行刻蚀，包括：

使用o2与cf4体积比例为40:200的第一刻蚀气体，对所述保护图层进行刻蚀。

其中，所述保护图层的厚度为1000埃，被所述第一刻蚀气体刻蚀的时间为120秒-130秒，刻蚀环境的大气压强为55毫托-65毫托。

其中，使用第二刻蚀气体，同时对所述保护图形以及多晶硅图层进行刻蚀，包括：

使用o2与cf4体积比例为100:200的第二刻蚀气体，同时对所述保护图形以及多晶硅图层进行刻蚀。

其中，所述多晶硅图层的厚度为500埃，所述保护图形以及所述多晶硅图层同时被所述第二刻蚀气体刻蚀的时间为35秒-45秒，刻蚀环境的大气压强为75毫托-85毫托。

其中，所述制作方法还包括：

在形成非晶硅图形后，对所述非晶硅图形远离所述衬底基板的表面进行离子注入，使得所述非晶硅图形被离子注入的部分形成欧姆接触层。

另一方面，本发明的实施例还提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管采用本发明提供的上述制作方法制作得到。

其中，所述有源层的多晶硅图形的刻蚀侧面的坡度为45度-55度。

其中，所述有源层的多晶硅图形与所述有源层的保护残留图形构成升阶的阶梯结构。

此外，本发明的实施例还通过一种显示基板，包括本发明提供的上述薄膜晶体管。

本发明的上述方案具有如下有益效果：

本发明的方案可以形成刻蚀侧面具有坡度的多晶硅图形，从而获得与非晶硅图形更多的触面积，可提高薄膜晶体管的电子迁移率，进而改善薄膜晶体管的工作性能。

附图说明

图1为现有的薄膜晶体管的结构示意图；

图2a-图2d为本发明实施例提供的薄膜晶体管制作方法的流程示意图；

图3a-图3g为本发明实施例提供的薄膜晶体管制作方法的详细流程示意图。

图4为本发明实施例提供的薄膜晶体管与现有的薄膜晶体管针对开态电流的对比示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

针对现有薄膜晶体管有源层中的非晶硅图形与多晶硅图形接触不理想，而导致薄膜晶体管电子迁移率变低的问题，本发明提供一种解决方案。

一方面，本发明的实施例提供一种薄膜晶体管的制作方法，包括形成有源层的步骤，该步骤包括：

步骤s1，参考图2a，在衬底基板21上依次形成多晶硅图层22和保护图层23；

步骤s2，参考图2b，使用第一刻蚀气体，对保护图层23进行刻蚀，得到由上述保护图层23形成的保护图形23*；

步骤s3，参考图2c，以保护图形23*为掩膜板，使用第二刻蚀气体，同时对保护图形23*以及多晶硅图层22进行刻蚀，得到由多晶硅图层22形成的多晶硅图形22*，以及由保护图形23*形成的保护残留图形23＇；

在本步骤中，保护图形23*被第二刻蚀气体刻蚀的速率不小于多晶硅图层被第二刻蚀气体刻蚀的速率，因此在整个刻蚀过中，保护图形23*的两侧始终会露出一部分多晶硅图层23，使得多晶硅图层23的刻蚀侧面d2能够被刻蚀出一定的坡度α；

步骤s4，参考图2d，在衬底基板21形成非晶硅图形24，该非晶硅图形24与多晶硅图形22*的刻蚀侧面相接触，且露出一部分保护残留图形，其中，多晶硅图形22*和非晶硅图形24共同组成薄膜晶体管的有源层。

对比图1和图2d可以知道，本实施例的制作方法可以形成刻蚀侧面具有坡度的多晶硅图形22*，显然该缓坡的刻蚀侧面d2与非晶硅图形24的接触面积要大于图1中的刻蚀侧面d1，因此由本实施例的制作方法所制作的薄膜晶体管具有更高的电子迁移率，进而实现更为优异的工作性能。

此外，在刻蚀结束之后，保护残留图形23的沉积面积要小于多晶硅图形22*的沉积面积，使得多晶硅图形22*与保护残留图形23＇能够构成升阶的阶梯结构，在该阶梯结构下，非晶硅图形24从多晶硅图形22*的刻蚀侧面d2延伸堆积至保护残留图形23＇上方，从而还能与多晶硅图形22*多出保护残留图形23＇的部分的上表面d3相接触，因此进一步增加了多晶硅图形22*与非晶硅图形24接触面积。同时，该阶梯结构更有助于非晶硅图形24爬坡，降低非晶硅图形24发生断裂的概率。

下面结合实际应用，对本实施例的方法进行详细介绍。

假设，本实施例的方法以制作底栅型的薄膜晶体管为例，则包括如下步骤：

步骤s31，参考图3a所示，在衬底基板31上依次设置栅电极32、栅绝缘层33、多晶硅图层34以及保护图层35；

具体地，本步骤制作栅电极32方法中，可以采用溅射或热蒸发的方法在完成步骤1的基板上沉积栅金属层，栅金属层可以是cu，al，ag，mo，cr，nd，ni，mn，ti，ta，w等金属以及这些金属的合金，栅金属层可以为单层结构或者多层结构，多层结构比如cu\mo,ti\cu\ti，mo\al\mo等。在栅金属层上涂覆一层光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于栅电极32的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的栅金属薄膜，剥离剩余的光刻胶，形成栅电极32；

具体地，本步骤制作栅绝缘层33中，可以采用等离子体增强化学气相沉积(pecvd)方法在形成栅电极32的衬底基板上31上沉积出栅绝缘层，栅绝缘层可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体是sih4、nh3、n2或sih2cl2、nh3、n2；

具体地，本步骤制作的多晶硅图层34的材料为p-si，厚度以500埃为宜，保护图层35的材料为sio2，厚度以1000埃为宜；制作多晶硅图层34方法可以是先在栅绝缘层33上沉积一层a-si材料，之后使用现有的mla(microlensarray)工艺，对a-si材料进行高能量密度的激光照射，使a-si发生熔融再结晶，最终转换为p-si材料，从而得到多晶硅图层34；

步骤s32，使用o2与cf4体积比例为40:200的第一刻蚀气体，对图3a中保护图层35进行刻蚀，得到图3b所示的保护图形35*，该保护图形35*用于作为后续刻蚀多晶硅图层34的掩膜板；

经过实践证明，在上述第一刻蚀气体的配比下，刻蚀过程主要刻蚀的是保护图层35，而多晶硅图层34则较难被刻蚀；其中，保护图层35厚度为1000埃，则被第一刻蚀气体刻蚀的时间应为120秒-130秒(125秒为宜)，刻蚀环境的大气压强应为55毫托-65毫托(60毫托为宜)；

步骤s33，以图3b中的保护图形35*为掩膜板，使用o2与cf4体积比例为100:200的第二刻蚀气体，同时对保护图层35*以及多晶硅图层34进行刻蚀；得到如图3c所示的由多晶硅图层34所形成的多晶硅图形34*，以及由保护图35*所形成的保护残留图形35＇；

经过实践证明，在上述第二刻蚀气体的配比下，刻蚀过程主要刻蚀的是保护图层35以及多晶硅图层34；其中，多晶硅图层34厚度为500埃，则被第二刻蚀气体刻蚀的时间应为35秒-45秒(40秒为宜)，刻蚀环境的大气压强应为75毫托-85毫托(80毫托为宜)；

步骤s34，参考图3d所示，沉积a-si材料，以形成非晶硅图层36；

步骤s35，参考图3e所示，对非晶硅图层36形远离衬底基板31的表面进行离子注入，使得非晶硅图层36形被离子注入的部分形成欧姆接触层37；

需要说明的本步骤所形成的欧姆接触层37用于改善薄膜晶体管的工作性能，并非本实施例所必需的步骤；

步骤s36，参考图3f所示，沉积金属层38；

具体地，本步骤可以采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法沉积金属层38，该金属层38可以是cu，al，ag，mo，cr，nd，ni，mn，ti，ta，w等金属以及这些金属的合金。此外，金属层38可以是单层结构或者多层结构，多层结构比如cu\mo，ti\cu\ti，mo\al\mo等。

步骤s37，参考图3g所示，使用掩膜板，同时对金属层38以及欧姆接触层37、非晶硅图层36进行刻蚀，从而得到由金属层38形成的源电极381以及漏电极382，以及由非晶硅图层36形成非晶硅图形36*，其中，源电极381、漏电极382以及非晶硅图形36*露出一部分保护残留图形35＇；非晶硅图形36*包括两部分，并在露出保护残留图形35＇位置相互隔断。

具体地，本步骤可以在金属层38上涂覆一层光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于源电极381和漏电极382的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的金属层38、欧姆接触层37以及非晶硅图层36，剥离剩余的光刻胶，形成源电极381、漏电极382以及非晶硅图36*。

显然，本实施例的制作方法只是对有源层刻蚀工艺进行了改进，就可以有效提高非晶硅图形36*与多晶硅图形34*的接触面积，在实际应用中易于实施，因此具有很高的实用价值。

需要给予说明的是，上述实际应用仅用于示例性介绍本实施例的方案，并不限制本发明的保护范围，本领域技术人员应该能够理解的是，本实施例的方案也可以在沉积金属层38前，制作出非晶硅图形36*，然后对非晶硅图形36*远离衬底基板31的表面进行离子注入以形成欧姆接触层37；此外，本实施例的方案同样也能够适用于制作顶栅型的薄膜晶体管，由于原理相同，本文不再举例赘述。

在上述基础之上，相对应地，本发明的另一实施例还提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管的有源层由有本发明提供的制作方法得到。

参考图3g所示，基于发明的制作方法，本实施例的薄膜晶体管的多晶硅图形34*的刻蚀侧面的坡度α可以在45度-55度之间，且多晶硅图形34*与保护残留图形35＇构成升阶的阶梯结构，从而使非晶硅图形36*能够与多晶硅图形34*具有更多的接触面积。

在实际应用中，参考图4，图4为本发明实施例提供的薄膜晶体管与现有的薄膜晶体管针对开态电流的对比示意图；其中，虚线代表本实施例的薄膜晶体管，实线代表现有的薄膜晶体管，横坐标表示开态电压，单位为v；纵坐标表示开态电流，单位为ma。

一般情况下，显示基板的薄膜晶体管的开态电压会设置在15v。

参考图4中的①处，现有的薄膜晶体管在该开态电压为15v时，其开态电流值大小约等于3.80ma，对应的电子迁移率为4.05；参考图4中的②处，本发明的薄膜晶体管的在该开态电压为15v时开态电流值大小约等于5.40ma，对应的电子迁移率为7.10。

显然，本实施例的薄膜晶体管能够具有更高的开态电流以及电子迁移率，因此薄膜晶体管的工作性能要优于现有技术。

对应地，本发明的实施例还提供一种显示基板，包括有上述薄膜晶体管，基于该薄膜晶体管，本实施例的显示基板能够更为稳定的驱动显示画面，从而保障了用户的体验，因此具有很高的实用价值。

在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。