低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法、有机发光显示器与流程

本发明属于薄膜晶体管制作技术领域，具体地将，涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法、有机发光显示器。

背景技术：

随着光电与半导体技术的演进，也带动了平板显示器(flatpaneldisplay)的蓬勃发展，而在诸多平板显示器中，液晶显示器(liquidcrystaldisplay，简称lcd)和有机发光二极管(oled)显示器因具有高空间利用效率、低消耗功率、无辐射以及低电磁干扰等诸多优越特性，已成为市场的主流。

目前，作为lcd和oled显示器的开关元件而广泛采用的是非晶硅薄膜晶体管(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，在满足上述要求方面，具有明显优势。

然而，在现有的低温多晶硅薄膜晶体管中，需要对多晶硅层进行两次光罩工艺来形成重掺杂区和轻掺杂区，再进行两次离子注入才能形成重掺杂层和轻掺杂层，工艺流程复杂，制作成本也比较高。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种仅利用一次光罩工艺和一次离子注入形成重掺杂层和轻掺杂层的低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法、有机发光显示器。

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：基板；多晶硅层，设置于所述基板上，所述多晶硅层包括未掺杂层、分别设置于所述未掺杂层两侧的重掺杂层及设置于所述重掺杂层和所述未掺杂层之间的轻掺杂层；栅极绝缘层，设置于所述多晶硅层上，所述栅极绝缘层包括与所述未掺杂层相对的第一层、与所述轻掺杂层相对的第二层以及与所述重掺杂层相对的第三层，所述第二层的厚度大于所述第一层的厚度和所述第三层的厚度；栅极，设置于所述第一层上；层间绝缘层，设置于所述栅极、所述栅极绝缘层和所述基板上；第一过孔和第二过孔，所述第一过孔贯穿所述层间绝缘层和所述第三层之一，所述第二过孔贯穿所述层间绝缘层和所述第三层之另一；源极和漏极，设置于所述层间绝缘层上，所述源极和所述漏极分别通过所述第一过孔和所述第二过孔与对应的所述重掺杂层接触。

进一步地，所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括：缓冲层，设置于所述基板与所述多晶硅层和所述层间绝缘层之间。

进一步地，所述轻掺杂层为n型轻掺杂层，所述重掺杂层为n型重掺杂层。

根据本发明的另一方面，还提供了一种有机发光显示器，其包括：上述的低温多晶硅薄膜晶体管；平坦层，设置于所述层间绝缘层、所述源极和所述漏极上；第三过孔，贯穿所述平坦层，以将所述漏极暴露；底电极，设置于所述平坦层上且通过所述第三过孔与所述漏极接触；像素限定层，设置于所述平坦层和所述底电极上；第四过孔，贯穿所述像素限定层，以将所述底电极暴露；有机电致发光器件，设置于所述底电极上；顶电极，设置于所述有机电致发光器件上。

进一步地，所述有机电致发光器件从底电极到顶电极顺序包括：空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层及电子注入层。

进一步地，所述底电极和所述顶电极中的一个是透明的或半透明的，另一个是不透明的且反射光的。

根据本发明的又一方面，又提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，其包括步骤：提供一基板；在所述基板上制作形成多晶硅层；在所述多晶硅层上制作形成栅极绝缘层，所述栅极绝缘层包括：第一层、分别设置于所述第一层两侧的第三层及设置于所述第一层和所述第三层之间的第二层，所述第二层的厚度大于所述第一层的厚度和所述第三层的厚度；在所述第一层上制作形成栅极；对所述多晶硅层进行离子注入，以形成与所述第一层相对的未掺杂层、与所述第二层相对的轻掺杂层以及与所述第三层相对的重掺杂层；在所述栅极、所述栅极绝缘层和所述基板上制作形成层间绝缘层；在所述层间绝缘层中制作形成贯穿所述层间绝缘层和所述第三层之一的第一过孔和贯穿所述层间绝缘层和所述第三层之另一的第二过孔；在所述层间绝缘层上制作形成填充所述第一过孔与对应的所述重掺杂层接触的源极和填充所述第二过孔与对应的所述重掺杂层接触的漏极。

进一步地，在步骤“在所述基板上制作形成多晶硅层”之前，所述制作方法还包括步骤：在所述基板上制作形成缓冲层；步骤“在所述基板上制作形成多晶硅层”被替换为步骤“在所述缓冲层上制作形成多晶硅层”；步骤“在所述栅极、所述栅极绝缘层和所述基板上制作形成层间绝缘层”被替换为步骤“在所述栅极、所述栅极绝缘层和所述缓冲层上制作形成层间绝缘层”。

进一步地，实现步骤“在所述多晶硅层上制作形成栅极绝缘层”的具体方法包括：在所述多晶硅层和所述基板上制作形成绝缘材料层；利用半色调掩膜光罩对所述绝缘材料层进行曝光；所述半色调掩膜光罩包括：与所述第一层相对的第一部、与所述第二层相对的第二部、与所述第三层相对的第三部以及与所述基板上的绝缘材料层相对的第四部，所述第四部的透光率大于所述第一部、所述第二部和所述第三部的透光率，所述第一部和所述第三部的透光率大于所述第二部的透光率；对曝光后的绝缘材料层进行显影和刻蚀。

进一步地，所述轻掺杂层为n型轻掺杂层，所述重掺杂层为n型重掺杂层。

本发明的有益效果：本发明仅采用一道光罩和一次离子注入完成了重掺杂层和轻掺杂层的制作，工艺流程得到了简化，并且制作成本也被降低。

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有机发光显示器的结构示意图；

图3a至图3i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4a至图4c是根据本发明的实施例的栅极绝缘层的制程图。

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，为了清楚器件，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、区域或基板的元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。可选择地，当元件被称作“直接在”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10包括基板100、缓冲层200、多晶硅层300、栅极绝缘层400、栅极500、层间绝缘层600、源极700和漏极800。

具体而言，在本实施例中，基板100可例如是透明的玻璃基板或者树脂基板，但本发明并不限制于此。

缓冲层200设置于基板100上。缓冲层200可例如是sinx/siox结构，但本发明并不限制于此，例如缓冲层200也可以是单层的sinx结构或siox结构。作为本发明的另一实施方式，也可以不存在缓冲层200。

多晶硅层300设置于缓冲层200上。其中，当不存在缓冲层200上时，多晶硅层300直接设置于基板100上。多晶硅层300包括未掺杂层310、分别设置于未掺杂层310两侧的重掺杂层330及设置于重掺杂层330和未掺杂层310之间的轻掺杂层320。这里，轻掺杂层320为n型轻掺杂层，重掺杂层330为n型重掺杂层，单本发明并不限制于此，例如轻掺杂层320也可以为p型轻掺杂层，重掺杂层330也可以为p型重掺杂层。

栅极绝缘层400设置于多晶硅层300上。栅极绝缘层400包括与未掺杂层310相对的第一层410、与轻掺杂层320相对的第二层420以及与重掺杂层330相对的第三层430，其中，第二层420的厚度大于第一层410的厚度和第三层430的厚度。在本实施例中，为了简化制作工艺以及简化光罩的结构，优选地，第一层410的厚度和第三层430的厚度相同。这里，栅极绝缘层400可例如是sinx/siox结构，但本发明并不限制于此，例如栅极绝缘层400也可以是单层的sinx结构或siox结构。

栅极500设置于第一层410上。栅极500可以是钼铝钼(moalmo)结构或钛铝钛(tialti)结构，也可以是单层的钼结构或者单层的铝结构，但本发明并不限制于此。

层间绝缘层600设置于栅极500、栅极绝缘层400和缓冲层200上。当不存在缓冲层200上时，层间绝缘层600设置于栅极500、栅极绝缘层400和基板100上。层间绝缘层600可例如是sinx/siox结构，但本发明并不限制于此，例如层间绝缘层600也可以是单层的sinx结构或siox结构。

层间绝缘层600中设置有第一过孔610和第二过孔620，其中，第一过孔610贯穿第三层430之一，第二过孔620贯穿第三层430之另一，以分别将重掺杂层330暴露。

源极700和漏极800设置于层间绝缘层600上。源极700填充第一过孔610以与对应的所述重掺杂层330接触；漏极800填充第二过孔620以与对应的所述重掺杂层330接触。源极700和漏极800可采用钼铝钼(moalmo)结构或钛铝钛(tialti)结构，也可以是单层的钼结构或者单层的铝结构，但本发明并不限制于此。

根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管10可应用于显示器中，诸如液晶显示器或有机发光显示器(诸如oled显示器)oled中。以下将对应用了根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管10的有机发光显示器进行详细描述。

图2是根据本发明的实施例的有机发光显示器的结构示意图。

参照图2，根据本发明的实施例的有机发光显示器包括：图1所示的低温多晶硅薄膜晶体管10、平坦层20、底电极30、像素限定层40、有机电致发光器件50和顶电极60。

平坦层20设置于层间绝缘层600、源极700和漏极800上。平坦层20中具有第三过孔21，该第三过孔21将漏极80暴露。

底电极30设置于平坦层上，并且底电极30填充第三过孔21，以与暴露的漏极80接触。底电极30通常被设置为阳极。底电极30也是反光镜。当通过基板100观察有机电致发光器件50发光时，底电极30可以由反射性金属制成，并且应该足够薄以便在发射光的波长下具有部分透光率，这被称为是半透明的，或者底电极30可以由透明的金属氧化物制成，诸如氧化铟锡或氧化锌锡等。当通过顶电极60观察有机电致发光器件50发光时，底电极30可以由反射性金属制成，并且应该足够厚，以使其基本上是不透光的且是全反光镜。

像素限定层40设置于平坦层20和底电极30上。像素限定层40中具有第四过孔41，该第四过孔41将底电极30暴露。

有机电致发光器件50设置于暴露的底电极30上。在本实施例中，有机电致发光器件50从底电极30到顶电极60顺序包括：空穴注入层(hil)51、空穴传输层(htl)52、有机发光层(eml)53、电子传输层(etl)54以及电子注入层(eil)55；但本发明的有机电致发光器件50并不限制于这里的结构。

顶电极60设置于有机电致发光器件50上。顶电极60通常被设置为阴极。顶电极60也是反光镜。当通过顶电极60观察有机电致发光器件50发光时，顶电极60可以由反射性金属制成，并且应该足够薄以便在发射光的波长下具有部分透光率，这被称为是半透明的，或者顶电极60可以由透明的金属氧化物制成，诸如氧化铟锡或氧化锌锡等。当通过基板100观察有机电致发光器件50发光时，顶电极60可以由反射性金属制成，并且应该足够厚，以使其基本上是不透光的且是全反光镜。

以下将对根据本发明的实施例的低温多晶硅薄膜晶体管10的制作过程进行详细描述。

图3a至图3i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。

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包括：

步骤一：参照图3a，提供一基板100。这里，基板100可例如是透明的玻璃基板或者树脂基板，但本发明并不限制于此。

步骤二：参照图3b，在基板100上制作形成缓冲层200。缓冲层200可例如是sinx/siox结构，但本发明并不限制于此，例如缓冲层200也可以是单层的sinx结构或siox结构。此外，作为本发明的另一实施方式，步骤二可以被省略。

步骤三：参照图3c，在缓冲层200上制作形成多晶硅层300。作为本发明的另一实施方式，当步骤二被省略时，在基板100上直接制作形成多晶硅层300。多晶硅层300的形成方式具体为：利用等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)在缓冲层200上制作形成非晶硅层；接着，以利用准分子镭射使所述非晶硅层再结晶，从而生成多晶硅层300。

步骤四：参照图3d，在多晶硅层300上制作形成栅极绝缘层400，栅极绝缘层400包括：第一层410、分别设置于第一层410两侧的第三层430及设置于第一层410和第三层430之间的第二层420，第二层420的厚度大于第一层410的厚度和第三层430的厚度。在本实施例中，为了简化制作工艺以及简化光罩的结构，优选地，第一层410的厚度和第三层430的厚度相同。这里，栅极绝缘层400可例如是sinx/siox结构，但本发明并不限制于此，例如栅极绝缘层400也可以是单层的sinx结构或siox结构。

图4a至图4c是根据本发明的实施例的栅极绝缘层的制程图。

首先，参照图4a，在多晶硅层300和缓冲层200上制作形成绝缘材料层il。绝缘材料层il可例如是sinx/siox结构，但本发明并不限制于此，例如绝缘材料层il也可以是单层的sinx结构或siox结构。

接着，参照图4b，利用半色调掩膜光罩70对绝缘材料层il进行曝光。其中，色调掩膜光罩70包括：与所述第一层410相对的第一部71、与第二层420相对的第二部72、与第三层430相对的第三部73以及与缓冲层200上的绝缘材料层il相对的第四部74，第四部74的透光率大于第一部71、第二部72和第三部73的透光率，第一部71和第三部73的透光率大于第二部72的透光率。优选地，第一部71和第三部73的透光率相同。

接着，参照图4c，对曝光后的绝缘材料层il进行显影和刻蚀。

步骤五：参照图3e，在第一层410上制作形成栅极500。这里，栅极500可以是钼铝钼(moalmo)结构或钛铝钛(tialti)结构，也可以是单层的钼结构或者单层的铝结构，但本发明并不限制于此。

步骤六：参照图3f，对多晶硅层300进行离子注入，以形成与第一层410相对的未掺杂层310、与第二层420相对的轻掺杂层320以及与第三层430相对的重掺杂层330。这里注入的离子可例如是磷离子，但本发明并不限制于此，例如也可以是硼离子等。

步骤七：参照图3g，在栅极500、栅极绝缘层400和缓冲层200上制作形成层间绝缘层600。作为本发明的另一实施方式，当步骤二被省略时，在栅极500、栅极绝缘层400和基板100上制作形成层间绝缘层600。层间绝缘层600可例如是sinx/siox结构，但本发明并不限制于此，例如层间绝缘层600也可以是单层的sinx结构或siox结构。

步骤八：参照图3h，在层间绝缘层600中制作形成贯穿层间绝缘层600和第三层430之一的第一过孔610和贯穿层间绝缘层600和第三层430之另一的第二过孔620。

步骤九：参照图3i，在层间绝缘层600上制作形成填充第一过孔610与对应的重掺杂层330接触的源极700和填充第二过孔620与对应的重掺杂层330接触的漏极800。源极700和漏极800可采用钼铝钼(moalmo)结构或钛铝钛(tialti)结构，也可以是单层的钼结构或者单层的铝结构，但本发明并不限制于此。

综上所述，根据本发明的实施例，仅采用一道光罩和一次离子注入完成了重掺杂层和轻掺杂层的制作，工艺流程得到了简化，并且制作成本也被降低。

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。