低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法与流程

文档序号:15048900发布日期:2018-07-27 23:35阅读:266来源:国知局

本发明属于薄膜晶体管的制作技术领域,具体地讲,涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法。



背景技术:

目前,作为显示面板的开关元件而广泛采用的是非晶硅薄膜三极管(a-sitft),但a-sitft在满足薄型、轻量、高精细度、高亮度、高可靠性、低功耗等要求仍受到限制。低温多晶硅(lowertemperaturepolycrystalsilicon,ltps)tft与a-sitft相比,具有高电子迁移率的多晶硅层,因此在满足上述要求方面,具有明显优势。

但是,ltpstft在具有高电子迁移率的同时,其发热量也随之变大,不利于提高产品的可靠性。



技术实现要素:

为实现上述的目的,本发明提供了一种通过减小沟道宽度来降低发热量的低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法。

根据本发明的一方面,提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管,其包括:在基板上的呈类环状的多晶硅层;在所述基板和所述多晶硅层上的第一绝缘层;在所述第一绝缘层上的栅极;在所述第一绝缘层上和所述栅极上的第二绝缘层;在所述第二绝缘层上的源极和漏极,所述源极和所述漏极分别贯穿所述第二绝缘层和所述第一绝缘层,以分别与所述多晶硅层接触。

进一步地,所述多晶硅层的纵截面形状包括轴对称的两个类三角形状,所述类三角形状包括第一直边、第二直边和弧边,所述第一直边位于所述基板上,所述第二直边的第一端与所述第一直边的第一端连接,所述弧边连接在所述第一直边的第二端和所述第二直边的第二端之间,所述弧边向所述类三角形状以内内凹。

进一步地,所述多晶硅层的横截面形状呈圆环形。

进一步地,所述多晶硅层的内腔的横截面面积沿着远离所述基板的方向逐渐减小。

进一步地,所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括在所述基板和多晶硅层之间缓冲层。

根据本发明的另一方面,还提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法,其包括:在基板上形成呈类环状的多晶硅层;在所述基板和所述多晶硅层上形成第一绝缘层;在所述第一绝缘层上形成栅极;在所述第一绝缘层上和所述栅极上形成第二绝缘层;在所述第二绝缘层上形成源极和漏极,所述源极和所述漏极分别贯穿所述第二绝缘层和所述第一绝缘层,以分别与所述多晶硅层接触。

进一步地,所述在基板上形成呈类环状的多晶硅层的方法包括:在基板上形成平坦层,所述平坦层的纵截面形状呈劣弧,所述平坦层的横截面形状呈圆形;在所述基板和所述平坦层上形成非晶硅层,所述非晶硅层包括位于所述基板上的第一部和位于所述平坦层上的第二部;在所述第一部和所述第二部的衔接处上形成类环状的光阻层;将除所述光阻层下的非晶硅层之外的非晶硅层刻蚀去除;将所述光阻层去除,以形成类环状的非晶硅层;利用固相晶化法对类环状的非晶硅层进行晶化,以形成类环状的多晶硅层。

进一步地,所述平坦层的坡度角的角度为60°~70°。

进一步地,所述平坦层的厚度为2.5μm~3μm。

进一步地,在基板上形成呈类环状的多晶硅层之前,所述制作方法还包括:在基板上形成缓冲层。

本发明的有益效果:本发明通过制作具有类环状的多晶硅层,可以减小晶体管的沟道宽度,从而更利于晶体管的散热,提升晶体管的稳定性,进而有利于制作高分辨率、低功耗的显示面板。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述,本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚,附图中:

图1是根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图;

图2是根据本发明的实施例的多晶硅层在缓冲层上的投影图;

图3是根据本发明的实施例的多晶硅层的纵截面形状的示意图;

图4a至图4f是根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管的制程图;

图5a至图5f是根据本发明的实施例的多晶硅层的制程图;

图6是根据本发明的实施例的平坦层的坡度角的示意图。

具体实施方式

以下,将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而,可以以许多不同的形式来实施本发明,并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反,提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

在附图中,为了清楚起见,夸大了层和区域的厚度。相同的标号在整个说明书和附图中表示相同的元器件。

将理解的是,当诸如层、膜、区域或基底等的元件被称作“在”或者“形成在”另一元件“上”时,该元件可以直接在或者直接形成在所述另一元件上,或者也可以存在中间元件。可选择地,当元件被称作“直接在”或者“直接形成在”另一元件“上”时,不存在中间元件。

图1是根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图。

参照图1,根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管包括基板100、缓冲层200、多晶硅层300、第一绝缘层400、栅极500、第二绝缘层600、源极700和漏极800。

基板100可例如是玻璃基板。缓冲层200设置于基板100上。在本实施例中,缓冲层200可例如是由氮化硅(sinx)层和氧化硅(sioox)叠层构成,但本发明并不限制于此。这里,缓冲层200的设置是为了防止基板100中的金属离子扩散到多晶硅层300,降低缺陷中心形成和漏电流产生。因此,缓冲层200的设置为一优选设置,作为本发明的另一实施方式,缓冲层200不设置也可以。

多晶硅层300设置于缓冲层200上。多晶硅层300呈类环状,但本发明并不限制于此。

具体地,多晶硅层300的横截面形状呈圆环形状。这里,多晶硅层300的横截面指的是以与缓冲层200的承载多晶硅层300的表面平行的面对多晶硅层300进行的截面。也就是说,多晶硅层300在缓冲层200上的投影呈圆环形状。具体可以参照图2,图2是根据本发明的实施例的多晶硅层在缓冲层上的投影图。

多晶硅层300的纵截面形状包括轴对称的两个类三角形状,即图1所示的多晶硅层300的纵截面形状。这里,多晶硅层300的纵截面指的以与缓冲层200的承载多晶硅层300的表面垂直的面对多晶硅层300进行的截面。此外,为了便于图示和标记,利用图3单独示出多晶硅层300的纵截面形状。图3是根据本发明的实施例的多晶硅层的纵截面形状的示意图。

一并参照图1和图3,多晶硅层300的纵截面形状包括轴对称的两个类三角形状300a。每个类三角形状300a包括第一直边310、第二直边320和弧边330。第一直边310位于缓冲层200上。第二直边320的第一端与第一直边310的第一端连接,第二直边320的第二端远离第一直边310的第二端,即第二直边320与第一直边310之间具有预定的夹角(例如锐角)。弧边330连接在第一直边310的第二端和第二直边320的第二端之间,并且弧边330向类三角形状300a以内(即由第一直边310、第二直边320和弧边330合围而形成的内部)内凹。

在本实施例中,优选地,弧边330上每个点的曲率相等,也就是说,弧边330为圆弧。

进一步地,多晶硅层300内腔的横截面面积沿着远离缓冲层200的方向逐渐减小。这里,多晶硅层300内腔由轴对称的两个类三角形状300a的弧边330沿圆周延伸形成。

如此,根据本发明的实施例的类环状的多晶硅层300的图案结构,可以减小薄膜晶体管的沟道宽度。

第一绝缘层400设置于缓冲层200和多晶硅层300上,并且第一绝缘层400还用于保护多晶硅层300。第一绝缘层400可以是单层的sinx或者siox,也可以是sinx/siox叠层结构。

栅极500设置于第一绝缘层400上。栅极500可例如是钼铝钼(moalmo)结构或钛铝钛(tialti)结构。

第二绝缘层600设置于第一绝缘层400和栅极500上,并且第二绝缘层600还用于保护栅极500。第二绝缘层600可以是单层的sinx或者siox,也可以是sinx/siox叠层结构。

源极700和漏极800彼此间隔设置于第二绝缘层600上。源极700和漏极800可例如是钼铝钼(moalmo)结构或钛铝钛(tialti)结构。源极700和漏极800分别贯穿第二绝缘层600和第一绝缘层400,以分别与多晶硅层300接触。这里,由于源极700和漏极800分别与两个类三角形状300a的第二直边320进行接触,接触面积较小,从而也有利于薄膜晶体管的沟道宽度的减小化。

以下将对根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法进行详细描述。图4a至图4f是根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管的制程图。

步骤一:参照图4a,在基板100上形成缓冲层200。当缓冲层200不存在时,可以将该步骤一省略。

步骤二:参照图4b,在缓冲层200上形成呈类环状的多晶硅层300。

图5a至图5f是根据本发明的实施例的多晶硅层的制程图。

首先,参照图5a,在缓冲层200上形成平坦层pln,平坦层pln的纵截面形状呈劣弧,平坦层pln的横截面形状呈圆形。这里,平坦层pln的纵截面指的是以与缓冲层200的承载平坦层pln的表面平行的面对平坦层pln进行的截面。平坦层pln的纵截面指的以与缓冲层200的承载平坦层pln的表面垂直的面对平坦层pln进行的截面。这里,可以通过涂布平坦材料层,并对平坦材料层进行曝光、显影、刻蚀等处理而形成具有预定图案的平坦层pln。

进一步地,平坦层pln的厚度为2.5μm~3μm,但本发明并不限制于此。此外,平坦层pln的坡度角的角度为60°~70°,但本发明并不限制于此。图6是根据本发明的实施例的平坦层的坡度角的示意图。参照图6,平坦层pln的圆弧与缓冲层200的接触点被设定为a点,在a点做平坦层pln的圆弧切线l1,那么圆弧切线l1与缓冲层200的承载平坦层pln的表面之间的夹角(锐角)α即为坡度角。

其次,参照图5b,在缓冲层200和平坦层pln上形成非晶硅层ns,该非晶硅层包括位于缓冲层200上的第一部ns1和位于平坦层pln上的第二部ns2。

接着,参照图5c,在第一部ns1和第二部ns2的衔接处形成类环状的光阻层pr。这里,可以通过涂布光阻材料层,并对光阻材料层进行曝光、显影、刻蚀等处理而形成具有预定图案的光阻层pr。光阻层pr的形状与上述的多晶硅层300的形状大体相同,即光阻层pr的横截面形状也呈圆环形状;并且光阻层pr的纵截面形状也包括轴对称的两个类三角形状。

接着,参照图5d,对非晶硅层ns进行刻蚀,以形成类环状的非晶硅层ns,并将将光阻层pr去除。这里,类环状的非晶硅层ns的结构形状也与上述的类环状的多晶硅层300的形状大体相同,即类环状的非晶硅层ns的横截面形状也呈圆环形状;并且类环状的非晶硅层ns的纵截面形状也包括轴对称的两个类三角形状。

接着,参照图5e,将平坦层pln刻蚀去除。

最后,参照图5f,利用固相晶化法对类环状的非晶硅层ns进行晶化,以形成类环状的多晶硅层300。

步骤三:参照图4c,在缓冲层200和多晶硅层300上形成第一绝缘层400。

步骤四:参照图4d,在第一绝缘层400上形成栅极500。

步骤五:参照图4e,在第一绝缘层400和栅极500上形成第二绝缘层600。

步骤六:参照图4f,在第二绝缘层600上形成源极700和漏极800,源极700和漏极800分别贯穿第二绝缘层600和第一绝缘层400,以分别与多晶硅层300接触。

综上所述,根据本发明的实施例,通过制作具有类环状的多晶硅层,可以减小晶体管的沟道宽度,从而更利于晶体管的散热,提升晶体管的稳定性,进而有利于制作高分辨率、低功耗的显示面板。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明,但是本领域的技术人员将理解:在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下,可在此进行形式和细节上的各种变化。

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