形成所述氧化石墨稀层之后，对所述氧化石墨稀层进行化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)。藉此，旋涂烘干后，对氧化石墨烯层进行化学机械抛光，进一步提高氧化石墨烯层的表面平整度。这有利于进一步改善有源层和栅极绝缘层之间界面粗糙度并且降低界面态缺陷密度。
[0073]在下文中结合图7A-7N描述根据本实用新型的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法。
[0074]对衬底100进行清洗处理。衬底100由玻璃等透明材料构成。利用诸如等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposit1n, PECVD)的链膜工艺在衬底100上形成有源层前驱体，S卩非晶硅膜。非晶硅膜的厚度可以为40-50nm。接着将衬底100送入高温炉进行处理，以达到脱氢的目的，即减少非晶硅薄膜中氢的含量。一般，将氢的含量控制在2%以内。然后，对衬底100上的非晶娃膜进行准分子激光退火(excimerlaser annealing, ELA)处理，使非晶娃膜转变多晶娃薄膜，由此形成有源层104。接着进行沟道区掺杂(channel doping)。
[0075]可选地，在形成非晶硅膜之前，可以在衬底100上形成缓冲层102。缓冲层102由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅其中之一或其组合形成。缓冲层102可以是单层，也可以是多层。例如，缓冲层102由氧化硅形成时，厚度可以为50-100nm。缓冲层102由氮化硅形成时，厚度可以为100-300nm。经过上述步骤之后，得到如图7A所示的结构。
[0076]接着，制备氧化石墨烯。石墨烯的制备流程如下。以天然鳞片石墨为原材料，利用高锰酸钾与浓硫酸作为氧化剂，将石墨原料放入氧化剂中进行氧化反应。反应时间约为1.5小时，制备得到氧化石墨烯。此处的浓硫酸是指浓度大于等于70%的凡504的水溶液，其中浓度定义为H2S04的水溶液里!1#04的质量百分比。将得到的氧化石墨烯进行水洗至中性，以体积浓度为10%的乙醇溶液作为溶剂，将氧化石墨烯进行超声波分散，制备得到氧化石墨烯溶液。例如通过旋涂工艺，将氧化石墨烯溶液均匀地应用在有源层104上。然后进行烘干处理，得到氧化石墨烯层106。通过调整溶液的浓度，氧化石墨烯层106的厚度被控制在10nm左右。可选地，在烘干之后，可以对氧化石墨烯层106进行化学机械抛光以提高表面平整度。经过上述步骤之后，得到如图7B所示的结构。
[0077]接着，通过第一图案化工艺形成图案化的有源层104和氧化石墨烯层106。在本实用新型的上下文中，图案化工艺包括光刻胶涂布、掩模、曝光、显影以及刻蚀等工艺。具体而言，在图7B所示结构上涂布光致抗蚀剂，然后通过掩模、曝光和显影形成图案化的光致抗蚀剂层151，如图7C所示。然后，以光致抗蚀剂层151为掩模，对有源层104和氧化石墨烯层106进行刻蚀，并且剥离光致抗蚀剂层151，从而形成图案化的有源层104和氧化石墨烯层106叠层，如图7D所示。
[0078]接着，利用诸如PECVD的方式，沉积栅极绝缘层108。该栅极绝缘层108覆盖有源层104和氧化石墨烯层106叠层以及缓冲层102，如图7E所示。
[0079]接着，利用诸如派射(sputtering)的方式，在栅极绝缘层108上沉积栅极金属层110，如图7F所示。
[0080]接着，通过第二图案化工艺形成栅极110。具体而言，在图7F所示结构上涂布光致抗蚀剂，然后通过掩模、曝光和显影形成图案化的光致抗蚀剂层152，如图7G所示。然后，以光致抗蚀剂层152为掩模，对栅极金属层110进行刻蚀，并且剥离光致抗蚀剂层152，从而形成栅极110，如图7H所示。
[0081 ] 接着，利用诸如PECVD的方式，沉积层间电介质层112，如图71所示。
[0082]在沉积层间电介质层112之后，通过第三图案化工艺形成用于源极和漏极的过孔。具体而言，在图71所示结构上涂布光致抗蚀剂，然后通过掩模、曝光和显影工艺形成图案化的光致抗蚀剂层153，如图7J所示。然后，以光致抗蚀剂层153为掩模，对层间电介质层112进行刻蚀，形成贯穿氧化石墨烯层106、栅极绝缘层108和层间电介质层112的过孔114。随后剥离光致抗蚀剂层153，得到如图7K所示的结构。
[0083]接着，利用诸如派射(sputtering)的方式，在图7K所示结构上沉积源极/漏极金属层116。该源极/漏极金属层116不仅覆盖层间电介质层112，而且填充前一步骤中形成的用于源极和漏极的过孔，如图7L所示。
[0084]接着，通过第四图案化工艺形成源极118和漏极120。具体而言，在图7L所示结构上涂布光致抗蚀剂，然后通过掩模、曝光和显影形成图案化的光致抗蚀剂层154，如图7M所示。然后，以光致抗蚀剂层154为掩模，对源极/漏极金属层116进行刻蚀，并且剥离光致抗蚀剂层154，从而形成源极118和漏极120，如图7N所示。
[0085]后续的工艺步骤与常规低温多晶硅薄膜晶体管的制备工艺相同，在此不再详细描述。类似地，对于图3所示的底栅型薄膜晶体管，在形成栅极绝缘层206之后，通过成膜工艺分别形成氧化石墨烯层和有源层，接着通过图案化工艺形成图案化的氧化石墨烯层和有源层叠层。其它工艺步骤可以参照图7A-7N所描述的工艺流程，故在此不再详细描述。
[0086]由于本实用新型提供的低温多晶硅薄膜晶体管，在多晶硅有源层和栅极绝缘层之间增加了氧化石墨烯层，是的可以进一步降低多晶硅有源层和栅极绝缘层之间界面粗糙度和界面缺陷态密度，从而提高低温多晶硅薄膜晶体管的特性。此外，该低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程中不需要进行栅极绝缘层预清洗工艺，从而简化制作工艺并且降低成本。
[0087]仅仅是出于图示和说明的目的而给出对本实用新型实施例的前述描述。它们不是旨在穷举或者限制本【实用新型内容】。因此，本领域技术人员将容易想到许多调整和变型。例如，本实用新型的低温多晶硅薄膜晶体管的结构不限于图1-2所示的顶栅机构以及图3所示的底栅结构，只要在栅极绝缘层和有源层之间设置有氧化石墨烯层即可。简而言之，本实用新型的保护范围由所附权利要求定义。
【主权项】
1.一种低温多晶硅薄膜晶体管，包括设置在衬底上的有源层、源极、漏极、栅极以及位于所述有源层和所述栅极之间的栅极绝缘层，其特征在于， 所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括设置在所述有源层和所述栅极绝缘层之间的氧化石墨稀层。2.如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于， 所述氧化石墨稀层的厚度为10-20nm。3.如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于， 所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括形成在所述衬底上的缓冲层。4.如权利要求3所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于， 所述缓冲层由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。5.如权利要求3所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于， 所述缓冲层由氧化娃形成，且厚度为50-100nm。6.如权利要求3所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于， 所述缓冲层由氮化硅形成，且厚度为100-300nm。7.如权利要求3所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于， 所述有源层设置在所述缓冲层上； 所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括设置在所述栅极上的层间电介质层；以及所述源极和所述漏极分别通过贯穿所述氧化石墨烯层、所述栅极绝缘层和所述层间电介质层的过孔连接到所述有源层。8.如权利要求3所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于， 所述栅极设置在所述缓冲层上； 所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括设置在所述有源层上的层间电介质层；以及 所述源极和所述漏极分别通过贯穿所述层间电介质层的过孔连接到所述有源层。9.如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于， 所述有源层包括掺杂的源极接触区和漏极接触区； 所述源极设置在所述源极接触区上方并且连接到所述源极接触区；以及 所述漏极设置在所述漏极接触区上方并且连接到所述漏极接触区。10.一种阵列基板，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的低温多晶硅薄膜晶体管，覆盖所述低温多晶硅薄膜晶体管的平坦化层，以及像素电极， 其中所述像素电极通过贯穿所述平坦化层的过孔连接到所述低温多晶体管薄膜晶体管的所述漏极。11.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求10所述的阵列基板。
【专利摘要】本实用新型涉及显示技术领域，并公开一种低温多晶硅薄膜晶体管、阵列基板和显示面板。该低温多晶硅薄膜晶体管包括：包括设置在衬底上的有源层、源极、漏极、栅极、位于所述有源层和所述栅极之间的栅极绝缘层、以及设置在所述有源层和所述栅极绝缘层之间的氧化石墨烯层。通过在有源层和栅极绝缘层之间设置氧化石墨烯层，降低多晶硅有源层和栅极绝缘层之间界面粗糙度和界面缺陷态密度，并且不需要进行栅极绝缘层预清洗工艺。还公开了包括该多晶硅薄膜晶体管的阵列基板和显示面板。
【IPC分类】H01L29/786, H01L27/12, H01L21/336
【公开号】CN205092247
【申请号】CN201520875410
【发明人】张帅, 詹裕程
【申请人】京东方科技集团股份有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月5日