LTPS基板及其制作方法、薄膜晶体管、阵列基板和显示装置与流程

【技术领域】

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种ltps基板及其制作方法、薄膜晶体管、阵列基板和显示装置。

背景技术：

由于ltps(低温多晶硅)具有较高的离子迁移率，可用于制作分辨率高，开口率大的显示面板。随着技术的发展，在液晶显示装置在制作过程中，ltps已慢慢成为主流显示器中薄膜晶体管有源层沉积所使用的必选材料。在现有技术中，采用多晶硅沉积形成有源层时，其底部需要有一层遮光层，而该遮光层材料通常为不透光的金属材料，由于采用金属材料形成遮光层，其在后续的步骤中需要加入一步形成掩膜(mask)的过程，而此过程的增加必定引起生产成本的提高。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种ltps基板及其制作方法、薄膜晶体管、阵列基板和显示装置。所述ltps基板采用掺杂镧系元素的非晶硅形成遮光层，达到ltps遮光要求的同时，实现了减少处理工艺，降低生产成本的目的。

为实现该目的，本发明提供了一种ltps基板，能够用于薄膜晶体管的制作，其特征在于，包括遮光层，所述遮光层主要由掺杂镧系元素的非晶硅构成。

进一步地，所述非晶硅中掺杂的镧系元素为镧或铈。

具体地，所述遮光层中铈的含量为0.2-2.0％wt。

进一步地，所述ltps基板还包括：第一缓冲层，形成于所述遮光层的下方；第二缓冲层，形成于所述遮光层的上方；多晶硅层，形成于所述第二缓冲层的上方。

更进一步地，所述第一缓冲层以及第二缓冲层的沉积材料包括氧化硅、氮化硅中的至少一种；所述多晶硅层包括沉积的非晶硅膜层晶化形成的多晶硅膜层。

还提供另一种ltps基板的制作方法，所述ltps基板包括衬底基板及在所述衬底基板上沉积而依次层叠的第一缓冲层、遮光层、第二缓冲层、多晶硅层；所述制作方法包括在所述多晶硅层沉积形成膜层后，对所述遮光层进行镧系元素掺杂处理。

进一步地，所述对所述遮光层进行镧系元素掺杂处理的具体过程包括：采用离子注入的方法，控制镧系元素离子动能，使镧系元素离子进入所述遮光层所处的位置且不停留在所述多晶硅层的位置；所述控制镧系元素离子动能的方式主要包括电压控制为10-15kev，电子束电流控制为0.9-1.3ua/cm。

更进一步地，所述遮光层进行镧系元素掺杂处理之前还包括步骤：去氢，将所述ltps基板置于温度为450-490℃的环境下，空气处理30-60min。

还提供另一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管以上述任一技术方案所述的ltps基板为基础进行制作而成。

还提供一种阵列基板，包括如上任一技术方案所述的薄膜晶体管。

还提供一种显示装置，包括如上任一技术方案所述的阵列基板。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：

本发明提供的ltps基板中，包括采用掺杂镧系元素的非晶硅形成的遮光层，所述遮光层的材料中采用镧系元素作为杂质，由于镧系元素具有很强的h结合能力，可迅速与h作用，在h溢出非晶硅之前与其迅速结合成二氢化物或三氢化物，而此种氢化物需要在一定的条件下才会开始分解，所以往非晶硅中掺杂镧系元素能有效地固定非晶硅去氢工艺后残余的h，防止在ela工艺中h渗出导致的h爆炸等问题的发生。此外，在ela过程中，对掺杂镧系元素的非晶硅不造成影响。因掺杂镧系元素的非晶硅上方有buffer层。并且，通过调节ela能量参数，可达到控制不对掺杂镧系元素的非晶硅层造成影响的效果。同时，由于采用掺杂镧系元素的非晶硅形成的遮光层达到了ltps对光遮挡效率的要求，在减少了ltps基板处理工艺步骤的同时，减少了生产的成本。

进一步地，本发明中优选镧系元素中的铈元素作为非晶硅层的掺杂元素，由于铈与h作用成的氢化物需要加热到1000℃才会开始分解，其进一步地增加了遮光层在ela过程中的稳定性。

进一步地，本发明提供的ltps基板的制作方法中，主要包括在所述多晶硅层沉积形成膜层后，对所述遮光层进行镧系元素掺杂处理。具体地为通过控制镧系元素离子的动能，使得遮光层获得镧系元素的掺杂，有效固定了遮光层中存有的h；且该方法保证了在掺杂过程中镧系元素离子不会停留在多晶硅层所处的位置，保证了后续工艺的进行。

同时，本发明提供的薄膜晶体管是以所述的ltps基板为基础进行制作而成，因此，所述薄膜晶体管自然继承了所述ltps基板的全部优点。

另一方面，本发明提供的阵列基板是采用上述的薄膜晶体管而成，因此，所述阵列自然继承了所述薄膜晶体管的全部优点。

相应地，本发明提供的显示装置采用上述阵列基板制作而成。

综上，本发明不仅在确保遮光效率的同时减少了生产的工艺，更进一步地防止由于ela过程中h渗出而造成的h爆炸问题的发生。解决了ltps基板制作过程中存在的ela不良问题，此外，可在一定程度上实现降低相应装置或系统整体制造的复杂性及有效地节约成本。

【附图说明】

图1为本发明中一种ltps基板的一个实施例的结构示意图，主要展示了ltps基板沉积后形成的截面形貌。

图2为本发明中一种ltps基板的一个实施例的结构示意图，主要展示了ltps基板刻蚀后形成的截面形貌。

图3为本发明中一种薄膜晶体管的一个实施例的结构示意图，主要展示了tft截面形貌。

附图标记说明：

1衬底基板；2第一缓冲层；3遮光层；

4第二缓冲层；5多晶硅层；6有源层。

【具体实施方式】

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

本发明实施例提供的ltps(低温多晶硅)基板，能够用于薄膜晶体管(thinfilmtransistor,tft)的制作，所述ltps基板采用主要由掺杂镧系元素的非晶硅(a-si)构成的遮光层(ls)作为多晶硅(p-si)层底部的遮光层，简化了制作工艺，减少了生产成本。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例一

如图1可见，本实施例中的ltps基板存有独立的遮光层3，所述遮光层3选择采用掺杂镧系元素的非晶硅形成。其中，所述非晶硅中掺杂的镧系元素为镧(la)或铈(ce)。具体地，当采用铈作为掺杂元素时，所述遮光层3中铈的含量为0.2-2.0％wt。本实施例中，采用掺杂镧系元素的非晶硅形成的膜层作为遮光层3是由于非晶硅中含有h，而形成ltps基板会经过去h和ela的工艺，由于去h工艺无法完全去除非晶硅中含有的h，使得在ela过程中，采用非晶硅形成的遮光层3将存有h渗出的情况而导致形成ltps基板的ela过程中出现不良现象。于是，在本实施例中，往由非晶硅形成的膜层中掺杂镧系元素而作为遮光层3使用，以解决上述问题。其中，镧系元素位于周期系第iii族副族；由于铈在与h作用所产生的氢化物的稳定性较镧与h作用产生的氢化物的稳定性强，在本实施例中优选往非晶硅中掺杂铈(以下实施例均以往非晶硅中掺杂铈为优选实施例进行描述)。铈为稀土元素，其原子序数为58，具有很强的h结合能力。稀土铈金属在150-300℃可迅速与氢作用，在非晶硅中的h溢出之前已与其迅速结合形成二氢化物或三氢化物。并且，该种氢化物只有加热到1000℃以上才会开始分解。其使得掺杂有铈的非晶硅膜层在进行ela过程中，对膜层中的h起到有效的固定作用，避免了h的渗出现象。

基于本实施例上述的遮光层3的结构，本实施例所提供的ltps基本还包括：

第一缓冲层2，形成于所述遮光层3的下方。具体地，所述第一缓冲层2为在衬底基板1上利用等离子体化学气相沉积法(pecvd)沉积的缓冲层(buffer)；沉积的第一缓冲层2为单层的氧化硅(siox)膜层、单层的氮化硅(sinx)膜层、以及由氧化硅和氮化硅形成的叠层膜层中的至少一种。形成siox膜层的反应气体可以为硅烷(sihx)、氨气(nh3)、氧气(o2)的混合气体，或者为二氯化硅(sih2cl2)、氨气(nh3)、氧气(o2)的混合气体；形成sinx膜层的反应气体可以为硅烷(sihx)、氨气(nh3)、氮气(n2)的混合气体，或者为二氯化硅(sih2cl2)、氨气(nh3)、氮气(n2)的混合气体。其中，沉积一层膜层的厚度为可选地，所述第一缓冲层2覆盖整个衬底基板1。

第二缓冲层4，形成于所述遮光层3的上方。具体地，所述第二缓冲层4为在遮光层3上利用等离子体化学气相沉积法(pecvd)沉积的缓冲层(buffer)；沉积的第二缓冲层4为单层的氧化硅(siox)膜层、单层的氮化硅(sinx)膜层、以及由氧化硅和氮化硅形成的叠层膜层中的至少一种。形成siox膜层的反应气体可以为硅烷(sihx)、氨气(nh3)、氧气(o2)的混合气体，或者为二氯化硅(sih2cl2)、氨气(nh3)、氧气(o2)的混合气体；形成sinx膜层的反应气体可以为硅烷(sihx)、氨气(nh3)、氮气(n2)的混合气体，或者为二氯化硅(sih2cl2)、氨气(nh3)、氮气(n2)的混合气体。其中，沉积一层膜层的厚度为

多晶硅层5，形成于所述第二缓冲层4的上方。具体地，所述多晶硅层5包括沉积的非晶硅膜层(此处所指的非晶硅膜层不包括镧系元素)晶化形成的多晶硅膜层。对于多晶硅层5膜层的形成，其具体为在遮光层3上(对应ltps基板上无第二缓冲层4的情况)或在第二缓冲层4上沉积一层非晶硅膜层(该膜层不掺杂镧系元素)，对应的反应气体可以为sih4和氢气(h2)的混合气体或者二氯化硅(sih2cl2)和氢气(h2)的混合气体。在形成非晶硅膜层后，对其进行热退火工艺，以实现去除非晶硅膜层中的氢气的目的，防止在后续步骤晶化过程中发生氢爆炸。在经过晶化过程后，非晶硅膜层可进一步形成多晶硅层5。优选地，所述多晶硅层5可用作后续的有源层使用(如图2所示)。

在本实施例中，提供的ltps基板包括第一缓冲层2、遮光层3、第二缓冲层3、多晶硅层5，在此结构下，所述第一缓冲层2优选为氧化硅和氮化硅形成的叠层膜层；所述第二缓冲层4优选为单层的氧化硅(siox)膜层。

在本实施例中，通过采用掺杂镧系元素的非晶硅膜层作为多晶硅层5的遮光层3，其在确保对光的遮挡效率的同时，满足了ltps的要求，并且减少成本。

实施例二

在本实施例中提供一种ltps基板的制作方法。其中，所述ltps基板包括衬底基板1以及在所述衬底基板1上沉积而依次层叠的第一缓冲层2、遮光层3、第二缓冲层4、多晶硅层5。其中，所述ltps基板包括的膜层优选引用实施例一所提供的结构特点，其也当然地继承实施例一所提及的优点。

具体地，本实施例提供的制作方法包括在所述多晶硅层5沉积形成膜层后，对所述遮光层3进行铈掺杂处理的工艺方法。对所述遮光层3进行是掺杂处理的具体过程包括：采用离子注入的方法(implanter原理，使离子加速，具备一定动能后，利用惯性进入材料内部，主要控制参数为共同控制射出离子动能的voltage、beamcurrent；控制掺杂量的scanpass以及控制离子源的gas；在本实施例中，需控制voltage、beamcurrent以控制铈离子掺杂的深度)，控制铈离子动能，使铈离子进入所述遮光层3所述的位置且不停留在所述多晶硅层5的位置；进一步地，所述控制铈离子动能的方式主要包括电压控制为10-15kev，电子束电流控制为0.9-1.3ua/cm(亦即(1.0-1.2)±10％ua/cm)。更进一步地，在掺杂铈之前，所述遮光层3为非晶硅膜层，其需要进行去氢工艺，即热退火工艺，将所述ltps基板置于温度为450-490℃的环境下，空气处理30-60min。从ltps基板结构可见，由于遮光层3上有一层介质层(缓冲层)，其去氢效果不如上层的多晶硅层5(原为非晶硅膜层时)的效率高。在进行ela工艺，晶化所述多晶硅层5(原为非晶硅膜层时)时，底部的遮光层3含有的h会渗出而导致h爆炸的情况。在本实施例中，提供的对所述遮光层3进行铈掺杂处理，使得在ela过程中，遮光层3中去氢工艺没去掉的h，仍可通过与铈的反应固定起来，防止了h的溢出现象，从而导致h爆炸。优选地，在包括进行铈掺的步骤时，保证多晶硅层5在去氢工艺中达到一般工艺的要求(仅剩的氢为2％以下)。

实施例三

如图3所示，在本实施例中，提供一种薄膜晶体管，具体地，所述薄膜晶体管以实施例一中任一技术方案所述的ltps基板为基础进行制作而成。在所述ltps基板的基础上，通过刻蚀工艺，可形成如图2所示的截面形貌，此时，所述多晶硅层用作有源层6。在tft的后续工艺中，其采用常规工艺形成。

进一步地在本发明中，还提供另一实施例，其提供一种阵列基板，包括如实施例三中任一技术方案所述的薄膜晶体管。

更进一步地，在本发明中，还提供另一实施例，其提供一种显示装置，包括如上述实施例中任一技术方案所述的阵列基板。所述显示装置包括ltps基板以及形成在所述ltps基板上的薄膜晶体管，由于该显示装置中采用的低温多晶硅薄膜晶体管的电特性比较稳定，有效避免关态电流的发生，从而提高了该显示装置的显示质量。

具体地，所述显示装置指人通过视感觉而获得信息的装置，具体地，所述显示装置自然继承了所述阵列基板的全部优点，其可为显示面板、有机发光显示器oled或者液晶显示器lcd、电子纸、oled面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

综上，本发明通过采用主要由掺杂镧系元素的非晶硅膜层作为ltps基板的遮光层，不仅在确保遮光效率的同时减少了生产的工艺，更进一步地防止由于ela过程中h渗出而造成的h爆炸问题的发生。解决了ltps基板制作过程中存在的ela不良问题，此外，可在一定程度上实现降低相应装置或系统整体制造的复杂性及有效地节约成本。

虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。