薄膜晶体管的制造方法与流程

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种薄膜晶体管的制造方法。

背景技术

薄膜晶体管显示器(thinfilmtransistor-liquidcrystaldisplay，tft-lcd)由于具有低的功耗、优异的画面品质以及较高的生产良率等性能，目前已经逐渐占据了显示领域的主导地位。薄膜晶体管显示器包含显示面板和背光模组，显示面板包括彩膜基板和薄膜晶体管阵列基板。

在传统技术中，在光照条件下，薄膜晶体管的氢化非晶硅层中产生较多的电子空穴对，则薄膜晶体管的阈值电压vth会漂移很多甚至导致薄膜晶体管失效。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统技术中光照条件下薄膜晶体管的阈值电压vth漂移很多甚至导致薄膜晶体管失效的技术问题，提供一种薄膜晶体管的制造方法。

一种薄膜晶体管的制造方法，包括：于基板上依次形成栅极及覆盖所述栅极的栅绝缘层；于所述栅绝缘层上制备氢化非晶硅层；在所述氢化非晶硅层上，依次制备掺杂非晶硅层、电极层；通过图形转移工艺刻蚀所述电极层、所述掺杂非晶硅层及所述氢化非晶硅层形成沟道区；通入处理气体对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理，所述处理气体是n2和nh3中的至少一种；在所述热处理后的氢化非晶硅层及所述电极层上形成保护层。

在其中一个实施例中，所述通过图形转移工艺刻蚀所述电极层、所述掺杂非晶硅层及所述氢化非晶硅层形成沟道区，包括：通过图形转移工艺刻蚀所述电极层，形成源极、漏极及所述源极与所述漏极之间的开口；刻蚀所述开口内的掺杂非晶硅层，并在刻穿所述掺杂非晶硅层后继续刻蚀所述氢化非晶硅层形成所述沟道区。

在其中一个实施例中，在所述通过图形转移工艺刻蚀所述电极层、所述掺杂非晶硅层及所述氢化非晶硅层形成沟道区之前，所述方法包括：刻蚀所述电极层、所述掺杂非晶硅层及所述氢化非晶硅层的两端以暴露所述氢化非晶硅层的两侧墙。

在其中一个实施例中，所述通入处理气体对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理，包括：通入处理气体对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理。

在其中一个实施例中，所述通入处理气体对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，包括：通入n2对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，通入n2的时间为1秒至30秒。

在其中一个实施例中，所述热处理的温度为260摄氏度至300摄氏度，所述n2的气体流量为68000标况毫升每分至78000标况毫升每分。

在其中一个实施例中，所述通入处理气体对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，包括：通入nh3对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，通入nh3的时间为1秒至50秒。

在其中一个实施例中，所述热处理的温度为260摄氏度至300摄氏度，所述nh3的气体流量为20000标况毫升每分至30000标况毫升每分。

在其中一个实施例中，所述通入处理气体对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，包括：通入n2、nh3对所述刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，通入n2的时间为1秒至30秒，通入nh3的时间为1秒至20秒。

在其中一个实施例中，所述热处理的温度为260摄氏度至300摄氏度，所述n2的气体流量为68000标况毫升每分至78000标况毫升每分，所述nh3的气体流量为20000标况毫升每分至30000标况毫升每分。

上述薄膜晶体管的制造方法，通过图形转移工艺刻蚀氢化非晶硅层形成沟道区，并通入处理气体对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理，处理气体包括n2和nh3中的至少一种。通过对氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理，可以减少氢化非晶硅层中的悬挂键。处理气体包括n2和nh3中的至少一种，没有包含氢气，降低si与h结合产生si-h键的几率，增加si与n结合产生si-n键的几率，减少氢化非晶硅层中si-h键的占比，提高薄膜晶体管的光照稳定性，减弱光照条件下薄膜晶体管阈值电压vth的漂移。

附图说明

图1a为本申请一个实施例中薄膜晶体管的制造方法的流程示意图；

图1b为本申请一个实施例中形成沟道区的流程示意图；

图2a至2b为本申请一个实施例中形成沟道区过程中薄膜晶体管的截面示意图；

图3a至3d为本申请一个实施例中的形成沟道区前薄膜晶体管的截面示意图；

图4为本申请一个实施例中薄膜晶体管的截面示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”或者“形成”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

在一个实施例中，请参见图1a，本申请提供一种薄膜晶体管的制造方法，包括于基板上依次形成栅极及覆盖所述栅极的栅绝缘层。该薄膜晶体管的制造方法还包括以下步骤：

s110、于栅绝缘层上，制备氢化非晶硅层。

其中，可以通过化学气相沉积方法沉积一定厚度的氢化非晶硅层，对应的反应气体可以为sih4和h2。氢化非晶硅层的厚度可以为700埃米至2000埃米。

s120、在氢化非晶硅层上，依次制备掺杂非晶硅层、电极层。

其中，在氢化非晶硅层上，通过化学气相沉积方法沉积一定厚度的非晶硅，在非晶硅里面掺杂p(磷)元素形成掺杂非晶硅层。通过溅镀法(sputtering)在掺杂非晶硅层上形成电极层。基于导电性的考虑，电极层可以使用例如cr、w、ti、ta、mo、al、cu等的金属材料。电极层可以使用其它导电材料，例如是合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物或是金属材料与其它导电材料等。

s130、通过图形转移工艺刻蚀电极层、掺杂非晶硅层及氢化非晶硅层形成沟道区。

其中，在电极层上涂覆一层光刻胶，图形化光刻胶层，并根据光刻胶层的图形通过湿法刻蚀去除未被掩盖的电极层，并继续通过干法刻蚀刻蚀掺杂非晶硅层及部分氢化非晶硅层形成沟道区。

s140、通入处理气体对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理，处理气体是n2和nh3中的至少一种。

其中，通过图形转移工艺刻蚀氢化非晶硅层形成沟道区，氢化非晶硅层暴露出表面特别是沟道区可能被杂质和/或光刻胶造成化学和机械损伤，此时通入处理气体对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理。具体地，通入的处理气体可以是n2，通入的处理气体也可以是nh3，通入的处理气体还可以是n2和nh3的混合气体。为了降低si与h结合成si-h键的几率，处理气体没有包括氢气。

s150、在热处理后的氢化非晶硅层及电极层上形成保护层。

其中，通过化学气相沉积方法沉积一定厚度的保护层，保护层可采用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体可以为sih4、nh3、n2的混合气体或sih2cl2、nh3、n2的混合气体。

本实施例中，通过图形转移工艺刻蚀氢化非晶硅层形成沟道区，并通入处理气体对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理，处理气体包括n2和nh3中的至少一种且不含氢气。通过对氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理，可以减少氢化非晶硅层中的悬挂键。处理气体包括n2和nh3中的至少一种且不含氢气，降低si与h结合产生si-h键的几率，增加si与n结合产生si-n键的几率，减少氢化非晶硅层中si-h键的占比，提高薄膜晶体管的光照稳定性，减弱光照条件下薄膜晶体管阈值电压vth的漂移。

在一个实施例中，请参见图1b，通过图形转移工艺刻蚀电极层、掺杂非晶硅层及氢化非晶硅层形成沟道区，包括以下步骤：

s121、通过图形转移工艺刻蚀电极层，形成源极、漏极及源极与漏极之间的开口。

其中，请参见图2a,在电极层210上涂覆光刻胶层(未示出)，图形化光刻胶层，并根据光刻胶层的图形湿法刻蚀电极层210以形成源极211、漏极212以及位于源极212和漏极212中间的开口213。

s122、刻蚀开口内的掺杂非晶硅层，并在刻穿掺杂非晶硅层后继续刻蚀氢化非晶硅层形成沟道区。

其中，请参见图2b,通过干法刻蚀去除源极211和漏极212中间的开口213下方的掺杂非晶硅层220，并在刻穿掺杂非晶硅层220后继续向下刻蚀，去除部分厚度的氢化非晶硅层230，保留预设厚度的氢化非晶硅层230，形成沟道区。预设厚度可以是为200埃米至600埃米。

在一个实施例中，在通过图形转移工艺刻蚀氢化非晶硅层形成沟道区之前，该方法包括：刻蚀电极层、掺杂非晶硅层及氢化非晶硅层的两端以暴露氢化非晶硅层的两侧墙。

其中，在通过图形转移工艺刻蚀氢化非晶硅层形成沟道区之前，请参见图3a，薄膜晶体管包括基板310、设置基板310上的栅极320、设置在基板310上并覆盖栅极320的栅绝缘层330、设置栅绝缘层330上的氢化非晶硅层340、设置氢化非晶硅层340上的掺杂非晶硅层350、设置掺杂非晶硅层350上的电极层360。

具体地，基板310例如是玻璃基板、可挠性基板或其它适当材质的基板。基于导电性的考虑，栅极220可以使用金属材料，例如为cr、w、ti、ta、mo、al、cu等金属。栅极220也可以使用其它导电材料，例如是合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物或是金属材料与其它导电材料的堆栈层等。形成栅绝缘层330反应气体可以是硅烷(sih4)和氨气(nh3)的混合气体或硅烷(sih4)和氮气(n2)的混合气体。形成掺杂非晶硅层350和氢化非晶硅层340的方法为先通过化学气相沉积法或等离子体辅助化学气相沉积形成半导体层，半导体层的材料为非晶硅(a-si)。然后干蚀刻图案化半导体层。接着，掺杂高浓度n型杂质的n+氢化图案化后的半导体层表面以形成掺杂非晶硅层350和氢化非晶硅层340，优选的，该n型杂质为磷(p)。通过溅镀法(sputtering)沉积电极层360。

在电极层的表面上涂覆光刻胶层，可以通过掩膜板图形化光刻胶层，请参见图3b，通过湿法刻蚀电极层360与第一端部区域370及第二端部区域380对应的部分，暴露出第一端部区域370及第二端部区域380内的掺杂非晶硅层350。请参见图3c，通过干法刻蚀掺杂非晶硅层350与第一端部区域370及第二端部区域380对应的部分。暴露出第一端部区域370及第二端部区域380内的氢化非晶硅层340。请参见图3d，通过干法刻蚀氢化非晶硅层340与第一端部区域370及第二端部区域380对应的部分以暴露氢化非晶硅层的两侧墙。

进一步地，通入处理气体对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面进行热处理，包括：通入处理气体对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理。

其中，通过图形转移工艺刻蚀氢化非晶硅层形成沟道区，刻蚀后暴露出氢化非晶硅层的部分表面。通过干法刻蚀氢化非晶硅层与第一端部区域及第二端部区域对应的部分以暴露氢化非晶硅层的两侧墙，通入处理气体对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面即两侧墙进行热处理。具体地，通入的处理气体可以是n2，通入的处理气体可以是nh3，通入的处理气体可以是n2和nh3的混合气体。为了降低si与h结合成si-h键的几率，处理气体不包括氢气。本实施例中，通过刻蚀暴露出氢化非晶硅层的部分表面并暴露氢化非晶硅层的两侧墙，刻蚀后暴露出氢化非晶硅层的部分表面及两侧墙存在损伤，因此通过不含氢气的处理气体对暴露出氢化非晶硅层的部分表面及两侧墙进行热处理，比如n2，比如nh3，比如n2和nh3的混合气体，可以减少降低si与h结合产生si-h键的几率，增加si与n结合产生si-n键的几率，减少氢化非晶硅层中si-h键的占比，提高薄膜晶体管的光照稳定性，减弱光照条件下薄膜晶体管阈值电压vth的漂移。

在一个实施例中，通入n2对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，通入n2的时间为1秒至30秒。具体地，热处理的温度为260摄氏度至300摄氏度，n2的气体流量为68000标况毫升每分至78000标况毫升每分。在本实施例中，通过n2对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，可以减少氢化非晶硅层中的悬挂键。处理气体包括n2且不含氢气，降低si与h结合产生si-h键的几率，增加si与n结合产生si-n键的几率，减少氢化非晶硅层中si-h键的占比，提高薄膜晶体管的光照稳定性。

在一个实施例中，通入nh3对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，通入nh3的时间为1秒至50秒。具体地，热处理的温度为260摄氏度至300摄氏度，nh3的气体流量为20000标况毫升每分至30000标况毫升每分。在本实施例中，通过nh3对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，可以减少氢化非晶硅层中的悬挂键。处理气体包括nh3且不含氢气，降低si与h结合产生si-h键的几率，增加si与n结合产生si-n键的几率，减少氢化非晶硅层中si-h键的占比，提高薄膜晶体管的光照稳定性。

在一个实施例中，通入n2、nh3对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，通入n2的时间为1秒至30秒，通入nh3的时间为1秒至20秒。具体地，热处理的温度为260摄氏度至300摄氏度，n2的气体流量为68000标况毫升每分至78000标况毫升每分，nh3的气体流量为20000标况毫升每分至30000标况毫升每分。在本实施例中，通过n2、nh3的混合气体对刻蚀后的氢化非晶硅层暴露出的表面及两侧墙进行热处理，可以减少氢化非晶硅层中的悬挂键。处理气体为n2、nh3的混合气体不含氢气，降低si与h结合产生si-h键的几率，增加si与n结合产生si-n键的几率，减少氢化非晶硅层中si-h键的占比，提高薄膜晶体管的光照稳定性。

在一个实施例中，本申请提供一种薄膜晶体管，请参见图4，该薄膜晶体管包括：基板410；栅极420，设置于基板410上；栅绝缘层430，设置于基板410上并覆盖栅极420；氢化非晶硅层440，设置栅绝缘层430上；掺杂非晶硅层450，设置氢化非晶硅层440上；源极461和漏极462，源极461和漏极462均设置在掺杂非晶硅层450上；设置源极461和漏极462上的保护层,且保护层覆盖氢化非晶硅层440中沟道区对应的部分。

需要说明的是，本申请实施例中所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请范围的情况下，可以将第一端部区域称为第二端部区域，且类似地，可将第二端部区域称为第一端部区域。第一端部区域和第二端部区域两者都是薄膜晶体管中的端部区域，但其不是同一区域。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。