专利名称：一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法
技术领域：
本发明有关一种有源矩阵有机发光显示器(AMOLED, Active Matrix OrganicLight Emitting Diode)薄膜晶体管及其制造方法，尤其涉及一种具有不同S因子的低温多晶硅薄膜晶体管及将该不同S因子的薄膜晶体管置于同一基板上的制作方法。
背景技术：
有源矩阵有机发光显示器件(AMOLED)是主动发光器件，相比目前的主流平板显示技术薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD )，AMOLED具 有高对比度，广视角，低功耗，体积更薄等优点，有望成为继LCD之后的下一代平板显示技术，是目前平板显示技术中受到关注最多的技术之一。目前AMOLED主要使用低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)驱动OLED发光，如图1所示，一般而言整个有源矩阵有机发光显示器件包括开关薄膜晶体管(S-TFT)1、驱动薄膜晶体管(D-TFT)2和有机发光装置(0LED)3。该S-TFT I栅极连接有扫描线4，该S-TFT I的漏极(或源极)连接有数据线5，该S-TFT I的源极(或漏极)连接D-TFT 2的栅极，该D-TFT
2的源极(或漏极)连接有电源线6，D-TFT 2的漏极(或源极)连接OLED 3的阳极，该OLED3的阴极接地，该D-TFT 2的源极(或漏极)与栅极之间连接有存储电容7。通常要求S-TFT具有低的S因子(亚阈值摆幅)，这样可以更有效的开启和闭合S-TFT ;另外则要求D-TFT具有较高的S因子，这样可以更有利于灰阶控制。但是当制作整个TFT基板时，限于现有工艺，一般将S-TFT和D-TFT做成相同性能参数的薄膜晶体管，因此不利于有效开启和闭合S-TFT及灰阶控制。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有不同S因子的开关TFT和驱动TFT的低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法。为达到上述目的，本发明提供一种低温多晶硅薄膜晶体管，其包括开关薄膜晶体管与驱动薄膜晶体管，该驱动薄膜晶体管的结构为其底部为缓冲层，该缓冲层上设有多晶硅，该多晶硅与缓冲层上包覆有栅极绝缘层，该栅极绝缘层上设有栅极，该栅极与栅极绝缘层上包覆有介电层，并在介电层以及绝缘层之内分别形成源极接触孔以及漏极接触孔，在源极接触孔与漏极接触孔上分别形成源极与漏极，在驱动薄膜晶体管的最上方设有包覆源极、漏极与介电层的钝化层；该驱动薄膜晶体管的漏极区形成导通孔用以连接驱动有机发光器件发光的阳极材料，并在栅极和多晶硅交叠区的上方形成钝化层开孔。所述开关薄膜晶体管的结构为其底部为缓冲层，该缓冲层上设有多晶硅，该多晶硅与缓冲层上包覆有栅极绝缘层，该栅极绝缘层上设有栅极，该栅极与栅极绝缘层上包覆有介电层，并在介电层以及绝缘层之内分别形成源极接触孔以及漏极接触孔，在源极接触孔与漏极接触孔上分别形成源极与漏极，在开关薄膜晶体管的最上方设有包覆源极、漏极与介电层的钝化层。
所述钝化层开孔为圆形或多边形，且大小能够调节。所述沉积栅极绝缘层为氧化硅层、氮化硅层或复合绝缘层，所述栅极的材质为铝、钨、铬、钥或金属化合物；所述介电层材料为氧化硅、氮化硅或复合介电层；所述钝化层为
氮化娃层。本发明还提供一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，该方法包括如下步骤
(O首先在阵列基板上沉积一层缓冲层，在缓冲层上形成多晶硅；
(2)在具有多晶硅图案的基板上沉积栅极绝缘层，在栅极绝缘层上形成栅极金属图
案；
(3 )在具有栅极金属图案的基板表面上，再沉积一介电层；在介电层以及绝缘层之内分别形成一源极接触孔与一漏极接触孔；
(4)在具有接触孔的基板表面上沉积一导电材料，利用光刻及刻蚀工序，形成源极和漏
极；
(5)在整个基板表面沉积钝化层，如此形成开关薄膜晶体管；
所述低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法还包括如下步骤
(6)在漏极区形成导通孔用以连接驱动有机发光器件发光的阳极材料，并在栅极和多晶硅交叠区的上方形成大小可调节的钝化层开孔，借此形成驱动薄膜晶体管。所述步骤(I)中沉积缓冲层、所述步骤(2)中沉积栅极绝缘层及所述步骤(5)中沉积钝化层均采用化学气相沉积方法。 所述步骤(I)中，在所述缓冲层上使用化学气相沉积方法沉积非晶硅层，并采用准分子激光退火或固相结晶方法将非晶硅晶化为所述多晶硅。所述步骤(3)中，采用光刻和刻蚀工序在源极欧姆接触区域以及漏极欧姆区域的上方的介电层以及绝缘层之内分别形成所述源极接触孔与漏极接触孔。所述步骤(2)具体包括，在所述栅极绝缘层上通过物理气相沉积方法形成一金属层，经过光刻以及刻蚀工序后形成栅极金属图案。钝化层开孔采用光刻工艺在栅极与多晶硅交叠区的上方钝化层形成。本发明采用在驱动TFT上方的钝化层开孔的方式获得具有较高S因子的驱动TFT，同时开关TFT的S因子不变。利用本发明的工艺方法，可使同一片基板上的开关TFT和驱动TFT具有不同的S因子，克服了低温多晶硅薄膜晶体管制作中具有挑战性的难题。
图1为有源矩阵有机发光显示器的像素结构等效电路 图2为本发明中开关TFT (S-TFT)平面示意 图3为沿图2中A-A线的剖面示意 图4为本发明中驱动TFT (D-TFT)平面示意 图5为沿图4中B-B线的剖面示意 图6为本发明的方法中形成缓冲层及多晶硅图案示意 图7为本发明的方法中形成栅极绝缘层及栅极图案示意 图8为本发明的方法中形成介电层及源/漏极接触孔示意 图9为本发明的方法中形成源漏金属电极示意图。
具体实施例方式为便于对本发明的结构与方法及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。图2与图4分别是本发明中开关TFT和驱动TFT的平面示意图，图3和图5分别是本发明中开关TFT (S-TFT)和驱动TFT (D-TFT)的剖面示意图。如图3所示，以开关TFT为例，该开关TFT底部为缓冲层10，该缓冲层10上设有多晶硅11，该多晶硅11与缓冲层10上包覆有栅极绝缘层12，该栅极绝缘层12上设有金属栅极13，该栅极13与栅极绝缘层12上包覆有介电层14，并在源极欧姆接触区域以及漏极欧姆区域的上方的介电层以及绝缘层之内分别形成一直达源极的接触孔以及漏极的接触孔，即源/漏极接触孔15(如图8所示)，在源/漏极接触孔上形成源/漏极16，在最上方设有包覆源/漏极16与介电层14的钝化层17。如图5所示，驱动TFT与开关TFT的结构相似，不同之处在于，驱动TFT的钝化层17在漏极区形成导通孔170，该导通孔18用以连接驱动有机发光器件(OLED)发光的阳极材料，并在栅极13和多晶硅11交叠区的上方形成钝化层开孔171，该钝化层开孔171可为方形、圆形或其他多边形形状，且孔的大小可调。 图6至图9所示为S-TFT和D-TFT从缓冲层到源/漏极制作的过程。如图6所示,首先在阵列基板(玻璃)上使用化学气相沉积(CVD, Chemical VaporDeposition)方法沉积一层缓冲层；在缓冲层上使用化学气相沉积(CVD)方法沉积非晶硅层；并采用准分子激光退火(ELA)或固相结晶(SPC)方法将非晶硅晶化为多晶硅，经过光刻及刻蚀工序后形成多晶硅图案。如图7所示，通过化学气相沉积(CVD)方法在具有多晶硅图案的玻璃基板上沉积栅极绝缘层，如氧化硅层、氮化硅层或复合绝缘层；通过物理气相沉积(PVD，PhysicalVapor Deposition)方法在绝缘层上形成一金属层,该金属层可以是一招层、一鹤层、一铬层、一层钥或其他金属及金属化合物导电层，经过光刻以及刻蚀工序后形成栅极金属图案。如图8所不,在具有栅极金属图案的玻璃基板表面上,再沉积一介电层,该介电层材料可以为氧化硅、氮化硅或复合介电层；接着利用光刻和刻蚀工序在源极欧姆接触区域以及漏极欧姆区域的上方的介电层以及绝缘层之内分别形成一直达源极的接触孔以及直达漏极的接触孔。如图9所示，在具有接触孔的基板表面上沉积一导电材料，如一铝层、一钨层、一铬层或其他金属单层或复合多层导电层。接着利用光刻及刻蚀工序，形成源极和漏极，这样就可以把信号从源极电连接至漏极。通过化学气相沉积(CVD)方法在整个基板表面沉积钝化层(Passivation Layer),钝化层可以是氮化硅层，且氮化层中氢的含量较高，如此形成开关TFT。如图5所示，使用光刻步骤在驱动TFT的漏极区形成导通孔用以连接驱动有机发光器件(OLED)发光的阳极材料，并采用光刻工艺在栅极和多晶硅交叠区的上方的钝化层形成钝化层开孔，孔的大小可根据需要调整。本发明采用在驱动TFT上方的钝化层开孔的方式获得具有较高S因子的驱动TFT，同时开关TFT的S因子不变。通过本发明的实施例，驱动TFT的S因子在0. 3^0. 6，而开关TFT的S因子维持在0. 3。
利用本发明的工艺方法，可使同一片基板上的开关TFT和驱动TFT具有不同的S因子，克服了低温多晶硅薄膜晶体管制作中具有挑战性的难题。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，其包括开关薄膜晶体管与驱动薄膜晶体管，该驱动薄膜晶体管的结构为其底部为缓冲层，该缓冲层上设有多晶硅，该多晶硅与缓冲层上包覆有栅极绝缘层，该栅极绝缘层上设有栅极，该栅极与栅极绝缘层上包覆有介电层，并在介电层以及绝缘层之内分别形成源极接触孔以及漏极接触孔，在源极接触孔与漏极接触孔上分别形成源极与漏极，在驱动薄膜晶体管的最上方设有包覆源极、漏极与介电层的钝化层；该驱动薄膜晶体管的漏极区形成导通孔用以连接驱动有机发光器件发光的阳极材料，并在栅极和多晶硅交叠区的上方形成钝化层开孔。
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，所述开关薄膜晶体管的结构为其底部为缓冲层，该缓冲层上设有多晶硅，该多晶硅与缓冲层上包覆有栅极绝缘层，该栅极绝缘层上设有栅极，该栅极与栅极绝缘层上包覆有介电层，并在介电层以及绝缘层之内分别形成源极接触孔以及漏极接触孔，在源极接触孔与漏极接触孔上分别形成源极与漏极，在开关薄膜晶体管的最上方设有包覆源极、漏极与介电层的钝化层。
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，所述钝化层开孔为圆形或多边形，且大小能够调节。
4.如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述沉积栅极绝缘层为氧化硅层、氮化硅层或复合绝缘层，所述栅极的材质为铝、钨、铬、钥或金属化合物；所述介电层材料为氧化娃、氮化娃或复合介电层；所述钝化层为氮化娃层。
5.一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤(O首先在阵列基板上沉积一层缓冲层，在缓冲层上形成多晶硅；(2)在具有多晶硅图案的基板上沉积栅极绝缘层，在栅极绝缘层上形成栅极金属图(3 )在具有栅极金属图案的基板表面上，再沉积一介电层；在介电层以及绝缘层之内分别形成一源极接触孔与一漏极接触孔；(4)在具有接触孔的基板表面上沉积一导电材料，利用光刻及刻蚀工序，形成源极和漏极；(5)在整个基板表面沉积钝化层，如此形成开关薄膜晶体管；所述低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法还包括如下步骤(6)在漏极区形成导通孔用以连接驱动有机发光器件发光的阳极材料，并在栅极和多晶硅交叠区的上方形成大小可调节的钝化层开孔，借此形成驱动薄膜晶体管。
6.如权利要求5所述的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述步骤(I) 中沉积缓冲层、所述步骤(2)中沉积栅极绝缘层及所述步骤(5)中沉积钝化层均采用化学气相沉积方法。
7.如权利要求5所述的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述步骤(I) 中，在所述缓冲层上使用化学气相沉积方法沉积非晶硅层，并采用准分子激光退火或固相结晶方法将非晶硅晶化为所述多晶硅。
8.如权利要求5所述的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述步骤(3) 中，采用光刻和刻蚀工序在源极欧姆接触区域以及漏极欧姆区域的上方的介电层以及绝缘层之内分别形成所述源极接触孔与漏极接触孔。
9.如权利要求5所述的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括，在所述栅极绝缘层上通过物理气相沉积方法形成一金属层，经过光刻以及刻蚀工序后形成栅极金属图案。
10.如权利要求5所述的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，钝化层开孔采用光刻工艺在栅极与多晶硅交叠区的上方钝化层形成。
全文摘要
本发明公开了一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法，该低温多晶硅薄膜晶体管包括开关薄膜晶体管与驱动薄膜晶体管，该驱动薄膜晶体管的结构由下至上依次为缓冲层、多晶硅、栅极绝缘层、栅极、介电层与钝化层，并在介电层以及绝缘层之内分别形成源极接触孔以及漏极接触孔，在源极接触孔与漏极接触孔上分别形成源极与漏极；在驱动薄膜晶体管的漏极区形成导通孔用以连接驱动有机发光器件发光的阳极材料，并在栅极和多晶硅交叠区的上方形成钝化层开孔。本发明可使同一片基板上的开关TFT和驱动TFT具有不同的S因子。
文档编号H01L51/10GK103022355SQ20121056244
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者葛泳, 邱勇, 黄秀颀, 刘玉成, 朱涛 申请人:昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司