一种薄膜晶体管及制作方法和显示面板与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管及制作方法和显示面板。

背景技术：

薄膜晶体管(tft)可包括使用形成在绝缘支撑基底上的半导体薄膜制造的场效应晶体管。像其它场效应晶体管一样，tft具有三个端栅极、漏极和源极，通过调节施加到栅极的电压以导通或截止在源极和漏极之间流动的电流来使用tft以执行开关操作。tft可用在传感器、存储器件、光学器件中，作为平板显示装置的开关单元和作为平板显示装置的驱动单元。

tft会产生较大的漏电流，影响显示效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种降低tft漏电的一种薄膜晶体管及制作方法和显示面板。

本发明公开了一种薄膜晶体管，包括衬底、第一金属层、第一绝缘层、有源层、掺杂层和第二金属层，其中所述第一金属层设置在所述衬底上；所述第一绝缘层设置在所述第一金属层上；所述有源层设置在所述第一绝缘层上；所述掺杂层设置在所述有源层上；所述第二金属层设置在所述掺杂层上；所述掺杂层包括数量为n的子掺杂层，所述n为大于或等于三的奇数，所述子掺杂层层叠设置，以中间的子掺杂层为对称轴，对称轴两侧相对应的子掺杂层掺杂浓度相等。

可选的，所述掺杂层的掺杂物质为磷化氢和硅烷，所述掺杂浓度为所述磷化氢与所述硅烷的气体流量比。

可选的，所述磷化氢与所述硅烷的气体流量比在0.32至4.1之间。

可选的，所述掺杂层包括第一子掺杂层、第二子掺杂层和第三子掺杂层，所述第一子掺杂层设置在所述有源层上，所述第二子掺杂层设置在所述第一子掺杂层上，所述第三子掺杂层设置在所述第二子掺杂层上，所述第二金属层设置在所述第三子掺杂层上，所述第一子掺杂层与所述第三子掺杂层掺杂浓度相等。

可选的，所述掺杂浓度包括第一掺杂浓度和第二掺杂浓度，所述第一子掺杂层与所述第三子掺杂层的掺杂浓度为第一掺杂浓度，所述第二子掺杂层的掺杂浓度为第二掺杂浓度。

可选的，所述掺杂层包括第一子掺杂层、第二子掺杂层、第三子掺杂层、第四子掺杂层和第五子掺杂层，所述第一子掺杂层设置在所述有源层上，所述第二子掺杂层设置在所述第一子掺杂层上，所述第三子掺杂层设置在所述第二子掺杂层上，所述第四子掺杂层设置在所述第三子掺杂层上，所述第五子掺杂层设置在所述第四子掺杂层上，所述第二金属层设置在所述第五子掺杂层上，所述第一子掺杂层与所述第五子掺杂层掺杂浓度相等，所述第二子掺杂层与所述第四子掺杂层掺杂浓度相等。

可选的，所述对称轴两侧相对应的所述子掺杂层掺杂浓度分布均匀。

本发明还公开了一种薄膜晶体管的制作方法，步骤包括：

在衬底上沉积第一金属层；

在第一金属层上沉积第一绝缘层；

在第一绝缘层上沉积有源层；

在有源层上沉积掺杂层；以及

在掺杂层上沉积第二金属层；

其中，掺杂层包括数量为n的子掺杂层，所述n为大于或等于三的奇数，所述子掺杂层层叠设置，以中间的子掺杂层为对称轴，对称轴两侧相对应的子掺杂层掺杂浓度相等。

可选的，所述在有源层上沉积掺杂层的步骤包括：

控制磷化氢和硅烷的气体流量比在0.32至4.1之间；

用化学气相沉积法将磷化氢和硅烷沉积到有源层上，形成所述掺杂层。

本发明还公开了一种显示面板，包括上述所述的薄膜晶体管。

相对于掺杂层为非对称结构的方案来说，本申请以中间层的子掺杂层为对称轴，对称轴两侧相对应的子掺杂层掺杂浓度相等，这种掺杂层称为对称结构；通过实验对比，在大于等于三的奇数层掺杂层中，对称结构的降漏电效果最好。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明一种示例性显示面板的示意图；

图2是本发明的一种示例性显示面板图像残留老化后的示意图；

图3是本发明的一种示例性正常图像显示的示意图；

图4是本发明的一种示例性图像残留亮点的示意图；

图5是本发明的一种示例性掺杂层为单层结构的示意图；

图6是本发明的一种示例性掺杂层为两层结构的示意图；

图7是本发明的一种示例性掺杂层为四层结构的示意图；

图8是本发明的一实施例的一种tft在-6v栅电压下不同掺杂层结构的漏电流大小的示意图；

图9是本发明的一实施例的一种掺杂层为三层对称结构的示意图；

图10是本发明的一实施例的一种掺杂层为五层对称结构的示意图；

图11是本发明的一实施例的一种薄膜晶体管的制作方法的示意图；

图12是本发明的一实施例的一种在有源层上沉积掺杂层的步骤的示意图；

图13是本发明的一实施例的一种栅电压为0伏的一层掺杂层的tft横截面能带的示意图；

图14是本发明的一实施例的一种栅电压小于0伏的一层掺杂层tft横截面能带的示意图；

图15是本发明的一实施例的一种栅电压为0伏的三层对称结构的掺杂层的tft横截面能带的示意图；

图16是本发明的一实施例的一种栅电压小于0伏的三层对称结构的掺杂层tft横截面能带的示意图；

图17是本发明的一实施例的一种栅电压小于0伏的四层掺杂层tft横截面能带的示意图；

图18是本发明的一实施例的一种栅电压小于0伏的一层掺杂层tft能带折线示意图；

图19是本发明的一实施例的一种栅电压小于0伏的三层掺杂层tft能带折线示意图；

图20是本发明的一实施例的一种栅电压小于0伏的四层掺杂层tft能带折线示意图；

图21是本发明的一实施例的一种显示面板的示意图。

其中，100、显示面板；200、薄膜晶体管；210、衬底；220、第一金属层；230、第一绝缘层；240、有源层；250、掺杂层；251、第一子掺杂层；252、第二子掺杂层；253、第三子掺杂层；254、第四子掺杂层；255、第五子掺杂层；260、第二金属层；261、源极；262、漏极；270、沟道。

具体实施方式

需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1至图7所示，非晶硅薄膜晶体管200(tft)制程通常采用背沟道蚀刻(backchanneletching，bce)型结构，该结构成本低且工艺简单；但是由于背沟道蚀刻的界面状态较差，tft漏电较大。而4道光罩因为特殊的蚀刻工艺,容易产生较大的尾部,更易造成显示面板图像残留。

下面参考附图和可选的实施例对本发明作进一步说明。

如图8至图10所示，本发明实施例公开了一种薄膜晶体管200，包括衬底210、第一金属层220、第一绝缘层230、有源层240、掺杂层250和第二金属层260，其中第一金属层220设置在衬底210上；第一绝缘层230设置在第一金属层220上；有源层240设置在第一绝缘层230上；掺杂层250设置在有源层240上；第二金属层260设置在掺杂层250上；掺杂层250包括数量为n的子掺杂层，n为大于或等于三的奇数，子掺杂层层叠设置，以中间的子掺杂层为对称轴，对称轴两侧相对应的子掺杂层掺杂浓度相等。

以中间层的子掺杂层为对称轴，对称轴两侧相对应的子掺杂层掺杂浓度相等，这种掺杂层250称为对称结构；对称轴两侧相对应的子掺杂层掺杂浓度不相等的话，这种掺杂层250结构称为非对称结构。图8和表1.1为不同掺杂浓度的三层结构的掺杂层250，以及单层和四层结构的掺杂层250的漏电流比较，图中纵坐标为栅极电压在-6v情况下漏电流的大小，横坐标为子掺杂层的层数与浓度，曲线上的点分别对应横坐标的不同结构掺杂层250在-6v下的漏电流值，其中a点对应单层掺杂层250结构，b点对应四层掺杂层250结构，c/d/e对应三层掺杂层250结构，d点对应的n+/ah/n+为对称结构，c点的n-/ah/n+为非对称结构，e点对应的n-/n/n+为另一种非对称结构，各层的掺杂浓度依次递增或递减。从图中数据分析可以得知，掺杂层250的层数越高，漏电流越小，而同为三层结构，d点对应的漏电流最小，且非常接近于b点的数值。通过对比，在大于等于三的奇数层掺杂层250中，对称结构的降漏电效果最好。上述以三层结构的掺杂层250为例进行说明，其它层数的掺杂层250也符合这一规律，在此不再赘述。

表1.1

在一实施例中，掺杂层250的掺杂物质为磷化氢和硅烷，掺杂浓度为磷化氢与硅烷的气体流量比。

有源层240直接与第二金属层260接触的话，在接触面的阻抗会很高，为了降低阻抗，在有源层240的表面采用磷化氢(ph3)和硅烷(sih4)沉积形成n型掺杂层250，n型掺杂层250的形成需要提供五价原子，如磷原子，这样掺杂层250可以提供更多的电子，减少接触阻抗，而磷化氢与硅烷的气体流量比值称为掺杂浓度，掺杂浓度越大磷化氢占有比例越多。

在一实施例中，磷化氢与硅烷的气体流量比在0.32至4.1之间，掺杂层250的厚度大于400埃米，每层的子掺杂层掺杂浓度分布均匀。

获得较好的膜质，提高掺杂层250的膜厚也能进一步降低漏电，子掺杂层的掺杂浓度分布均匀，可以提高子掺杂层浓度的对称效果，从而提高降漏电流效果。

图9所示为三层对称结构的掺杂层。掺杂层250包括第一子掺杂层251、第二子掺杂层252和第三子掺杂层253，第一子掺杂层251设置在有源层240上，第二子掺杂层252设置在第一子掺杂层251上，第三子掺杂层253设置在第二子掺杂层252上，第二金属层260设置在第三子掺杂层253上，第一子掺杂层251与第三子掺杂层253掺杂浓度相等。

在三层对称结构中，第一子掺杂层251与第三子掺杂层253掺杂浓度相等，第二子掺杂层252的掺杂浓度大于或小于第一子掺杂层251的掺杂浓度，或第二子掺杂层252的掺杂浓度为0，也就是不掺杂，在它们的接触面上会形成一个势垒，势垒越大，漏电电子越不容易穿过。

在一实施例中，在子掺杂层为三层的对称结构中，掺杂浓度包括第一掺杂浓度n+和第二掺杂浓度ah，在第一子掺杂层251与第三子掺杂层253的掺杂浓度为n+，第二子掺杂层252的掺杂浓度为ah，ah的数值等于0。

在三层子掺杂层中，通过对比对称结构的降漏电效果比非对称结构的降漏电效果好，其中掺杂浓度为ah的掺杂层250就是非晶硅层，非晶硅层与掺杂层250之间能产生较大的势垒，从而加强降漏电效果。

以掺杂层250三层的对称结构为例,子掺杂层掺杂浓度还有以下排列，掺杂浓度还包括第三掺杂浓度n和第四掺杂浓度n-，掺杂浓度数值大小关系为n+>n>n->ah,第一子掺杂层251与第三子掺杂层253的掺杂浓度为n+，第二子掺杂层252的掺杂浓度为n；可选的，第一子掺杂层251与第三子掺杂层253的掺杂浓度为n-，第二子掺杂层252的掺杂浓度为ah；可选的，第一子掺杂层251与第三子掺杂层253的掺杂浓度为n，第二子掺杂层252的掺杂浓度为ah；可选的，第一子掺杂层251与第三子掺杂层253的掺杂浓度为n-，第二子掺杂层252的掺杂浓度为n。

图10所示为五层对称结构的掺杂层。掺杂层250包括第一子掺杂层251、第二子掺杂层252、第三子掺杂层253、第四子掺杂层254和第五子掺杂层255，第一子掺杂层251设置在有源层240上，第二子掺杂层252设置在第一子掺杂层251上，第三子掺杂层253设置在第二子掺杂层252上，第四子掺杂层254设置在第三子掺杂层253上，第五子掺杂层255设置在第四子掺杂层254上，第二金属层260设置在第五子掺杂层255上，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255掺杂浓度相等，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254掺杂浓度相等。

n代表子掺杂层为一层，n-/ah/n+、n+/ah/n+和n-/n/n+代表子掺杂层为三层，n--/n-/n+/n++代表子掺杂层为四层，子掺杂层为一层的漏电最大，子掺杂层为三层的其次，子掺杂层为四层的漏电最小，而四层的子掺杂层分布并不是对称结构，但四层的子掺杂层的漏电却比三层对称结构n+/ah/n+的漏电要小，虽然它们的漏电大小很接近，但还是能说明子掺杂层的层数越多降漏电效果越好，所以子掺杂层为五层的对称结构降漏电效果好于三层的对称结构降漏电效果。

以掺杂层250五层的对称结构为例,子掺杂层掺杂浓度还有以下排列，掺杂浓度还包括第五掺杂浓度n++和第六掺杂浓度n--，掺杂浓度数值大小关系为n++>n+>n>n->n-->ah，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255的掺杂浓度为n--，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254的掺杂浓度为n-，第三子掺杂层253的掺杂浓度为ah；可选的，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255的掺杂浓度为n+，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254的掺杂浓度为n++，第三子掺杂层253的掺杂浓度为ah；可选的，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255的掺杂浓度为n--，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254的掺杂浓度为n-，第三子掺杂层253的掺杂浓度为n；可选的，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255的掺杂浓度为n+，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254的掺杂浓度为n++，第三子掺杂层253的掺杂浓度为n；可选的，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255的掺杂浓度为n-，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254的掺杂浓度为n--，第三子掺杂层253的掺杂浓度为ah；可选的，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255的掺杂浓度为n++，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254的掺杂浓度为n+，第三子掺杂层253的掺杂浓度为ah；可选的，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255的掺杂浓度为n-，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254的掺杂浓度为n--，第三子掺杂层253的掺杂浓度为n；可选的，第一子掺杂层251与第五子掺杂层255的掺杂浓度为n++，第二子掺杂层252与第四子掺杂层254的掺杂浓度为n+，第三子掺杂层253的掺杂浓度为n。

在一实施例中，有源层240包括非晶硅，薄膜晶体管200包括沟道270，第一金属层220包括栅极，沟道270将第二金属层260分隔成两部分，形成源极261和漏极262，沟道270将掺杂层250分隔成两部分，源极261和漏极262分别设置在被分割成两部分的掺杂层250上。

非晶硅可以通过辉光放电分解硅烷制备，沟道270是通过蚀刻形成的，沟道270将第二金属层260分隔成两部分，形成源、漏两极，栅极电压在非晶硅中感应沟道270，并在源、漏偏压下导电。

如图11所示，本申请实施例公开了一种薄膜晶体管的制作方法，步骤包括：

s111、在衬底上沉积第一金属层；

s112、在第一金属层上沉积第一绝缘层；

s113、在第一绝缘层上沉积有源层；

s114、在有源层上沉积掺杂层；以及

s115、在掺杂层上沉积第二金属层；

其中，掺杂层包括数量为n的子掺杂层，n为大于或等于三的奇数，子掺杂层层叠设置，以中间的子掺杂层为对称轴，对称轴两侧相对应的子掺杂层掺杂浓度相等。

在衬底上沉积第一金属层形成栅极，可以提供栅电压，在栅极上沉积一层绝缘保护层，将栅极隔离，在第一绝缘层上沉积有源层，有源层为半导体的非晶硅层，为薄膜晶体管提供载流子导通电流，第二金属层形成源极和漏极，掺杂层在第二金属层与有源层之间，减少有源层与第二金属层之间的接触阻抗。

如图12所示，在有源层上沉积掺杂层的步骤包括：

s121、控制磷化氢和硅烷的气体流量比在0.32至4.1之间；

s122、用化学气相沉积法将磷化氢和硅烷沉积到有源层上，形成所述掺杂层。

磷化氢和硅烷的气体流量比称为掺杂浓度，不论几层子掺杂层的对称结构，每层中的子掺杂层浓度范围都在0.32至4.1之间，能够获得较好的膜质，降低漏电。

任何两种相接触固体的费米能级必须相等，当两种材料相接触时，电子将会从高费米能级材料流向低费米能级材料直到平衡，掺杂层250的费米能级要高于非晶硅层的费米能级，在它们的接触面，电子会从掺杂层250流入非晶硅层，在接触面附近掺杂层250一侧呈正电，非晶硅层一侧呈负电，所以在接触面附近形成一种电场，这种电场称为势垒区，穿过势垒区所需要的能量称为势垒，势垒越大漏电越小，

图13是栅电压为0伏的tft横截面能带图，图14是栅电压小于0伏的tft横截面能带图，图18是栅电压小于0伏的tft能带折线图，图13、图14和图18中的掺杂层250都为一层，掺杂浓度为n；图15是栅电压为0伏的tft横截面能带图，图16是栅电压小于0伏的tft横截面能带图，图19是栅电压小于0伏的tft能带折线图，图15、图16和图19中的掺杂层250都为三层，掺杂浓度分布为n+/ah/n+；图17是栅电压小于0伏的tft横截面能带图，图19是栅电压小于0伏的tft能带折线图，图17和图19中的掺杂层250为四层，掺杂浓度分布为n++/n+/n-/n--。

其中，ec是这个能带系统中比较高的一种能量状态，大于或等于这个能量状态的电子会脱离材料中单个原子的束缚，从而形成漏电，ev则是这个能带系统中比较低的一种能量状态，小于或等于这个能量状态的电子是被材料中单个原子所束缚住的；ef是这个能带系统中所有电子的平均能量；在掺杂层250和非晶硅中，电子稳定的能量状态只能大于等于ec，或小于等于ev，在ec和ev之间的能量状态是不稳定的，eb是这个能带系统中的势垒能障，也就是电子形成不稳定状态所需要穿越的屏障，屏障越大，电子越难穿越，则形成的漏电就越小，所以eb越大，tft中漏电越小。

如图21所示，作为本发明的另一实施例，公开了一种显示面板100，包括上述实施例任意的薄膜晶体管200。

需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本发明的保护范围。

本发明的技术方案可以广泛用于各种显示面板，如扭曲向列型(twistednematic，tn)显示面板、平面转换型(in-planeswitching，ips)显示面板、垂直配向型(verticalalignment，va)显示面板、多象限垂直配向型(multi-domainverticalalignment，mva)显示面板，当然，也可以是其他类型的显示面板，如有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，oled)显示面板，均可适用上述方案。

以上内容是结合具体的可选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。