對(duì)較薄。優(yōu)選的是，該第二非晶硅層220的厚度范圍為2-10nm，在該厚度范圍內(nèi)較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)摻雜離子23的深度控制，避免多晶硅層與后續(xù)形成的層結(jié)構(gòu)(例如柵絕緣層)的界面被高能離子損傷。
[0051]步驟S5):對(duì)第二非晶硅層進(jìn)行第二次激光退火工藝，使第一多晶硅層的上表層熔融，第二非晶硅層在第一多晶硅層的表面生長(zhǎng)，形成第二多晶硅層并使得第一多晶硅層的上表層加入摻雜離子23。
[0052]優(yōu)選的是，在形成第二非晶硅層220與第二次激光退火工藝之間還包括第二次脫氫工藝，去除氫元素，以防止激光退火過(guò)程發(fā)生氫爆。
[0053]在該步驟中，如圖5所示，通過(guò)對(duì)該薄層非晶硅進(jìn)行激光退火工藝，對(duì)第二非晶硅層220進(jìn)行第二次激光退火工藝ELA的過(guò)程中，通過(guò)控制激光能量的大小，使處于上層的較薄的第二非晶硅層220在原處于下層的第一多晶硅層21的基礎(chǔ)上生長(zhǎng)，而盡量減少處于下層的原有的第一多晶硅層21產(chǎn)生熔融作用；如圖6所示，第二非晶硅層220轉(zhuǎn)化為摻雜性的第二多晶硅層22。
[0054]優(yōu)選的是，激光能量控制為使得第一多晶硅層21的上表層熔融的厚度不超過(guò)10nm。對(duì)于激光能量的控制，可以通過(guò)降低ELA掃描能量，或者降低ELA掃描步進(jìn)頻率中的任一種方式來(lái)進(jìn)行，或者綜合上述兩種方式同時(shí)進(jìn)行。例如，在現(xiàn)有的激光退火工藝中，正常的0ED(光學(xué)能量密度)為420mJ，在本實(shí)施例薄膜晶體管的制備方法中可以降低此能量密度；正常的掃描步進(jìn)頻率為99.75% (亦即同一個(gè)區(qū)域被掃描次數(shù)為1/0.25%= 400次)，在本實(shí)施例薄膜晶體管的制備方法中可以降低此掃描步進(jìn)頻率。最優(yōu)選的是，可以通過(guò)掃描能量和掃描步進(jìn)頻率兩者的配合來(lái)進(jìn)行。例如，對(duì)應(yīng)需要恪融40nm的非晶娃a-Si的激光能量，熔融能量為420mJ，熔融1nm的非晶硅a_Si需要大概150mJ就可以。在實(shí)際制備工藝過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際的結(jié)晶狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，這里不做限定。
[0055]在該薄膜晶體管中，第一多晶硅層21和第二多晶硅層22共同形成多晶硅層2，該多晶硅層2的厚度范圍為32-60nm，設(shè)置有摻雜離子23的部分多晶硅層2的厚度范圍為12_20nm。
[0056]通過(guò)上述的步驟S4)和步驟S5)，可以將在形成第二非晶硅層220的同時(shí)加入的摻雜離子23固化在多晶硅層中一定深度，既可以有效的對(duì)多晶硅層和后續(xù)形成的層結(jié)構(gòu)(例如柵絕緣層)界面進(jìn)行穩(wěn)定的閾值電壓調(diào)節(jié)(摻雜離子23的作用)，也可以避免對(duì)于多晶硅層與后續(xù)形成的層結(jié)構(gòu)表面的損傷，從而達(dá)到對(duì)薄膜晶體管穩(wěn)定性進(jìn)行優(yōu)化的目的。即在該薄膜晶體管的制備方法中，通過(guò)對(duì)激光退火工藝進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合在成膜工藝中進(jìn)行摻雜等工藝，從而減少多晶硅界面的缺陷態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)摻雜離子的深度進(jìn)行控制的目的。
[0057]在上述薄膜晶體管的制備方法的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，繼續(xù)進(jìn)行后繼工藝。例如，根據(jù)頂柵型薄膜晶體管或底柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步形成柵極，或者進(jìn)一步形成源極和漏極等其他層結(jié)構(gòu)。
[0058]在現(xiàn)有的薄膜晶體管的制備方法中，形成有源層的過(guò)程中通常采用正常摻雜工藝(Doping)，或者在非晶硅沉積過(guò)程中直接加入摻雜離子。采用正常摻雜工藝的方式，雖然對(duì)激光退火工藝設(shè)備占用較低，但是會(huì)帶來(lái)一定的界面損傷及薄膜晶體管體內(nèi)活動(dòng)離子，從而引發(fā)后繼薄膜晶體管穩(wěn)定性的變差，且摻雜散度需要精確控制；而在非晶硅沉積過(guò)程中直接加入摻雜離子的方式，雖然可以減少摻雜工藝設(shè)備的占用，但是由于非晶硅本身厚度較大(一般在45nm以上)，在激光退火工藝過(guò)程中，反復(fù)處于熔融狀態(tài)的非晶硅流動(dòng)性較大，從而在結(jié)晶為多晶硅的過(guò)程中摻雜離子的分布特別難以控制，帶來(lái)很大的不確定性。相對(duì)上述兩種現(xiàn)有的形成有源層的方法而言，本實(shí)施例中薄膜晶體管的制備方法，對(duì)激光退火工藝設(shè)備的占用與正常摻雜工藝設(shè)備基本相當(dāng)(大致為1.5-1.8倍)，但是能在較大程度上減少薄膜晶體管的缺陷及損傷，也可以減少摻雜工藝設(shè)備的占用。
[0059]相應(yīng)的，采用上述的薄膜晶體管的制備方法形成的一種薄膜晶體管，包括柵極、源極和漏極以及有源層，參考圖6，有源層包括多晶硅層2以及設(shè)置在多晶硅層2的上表層的慘雜尚子23。
[0060]在該薄膜晶體管中，多晶硅層2的厚度范圍為32-60nm，設(shè)置有摻雜離子23的部分多晶硅層2的厚度范圍為12-20nm。該多晶硅層2分別進(jìn)行兩次沉積非晶硅的成膜工藝和兩次激光退火工藝，在第一次沉積非晶硅層和第一次激光退火工藝形成處于下層的多晶硅層的過(guò)程結(jié)束后，第二次沉積形成處于上層的非晶硅層并同時(shí)加入摻雜離子23，并相應(yīng)的使用較低能量的激光退火工藝形成處于上層的多晶硅層，同時(shí)使得摻雜離子23僅存在于多晶硅層2的上表層。
[0061]上述薄膜晶體管的制備方法主要通過(guò)對(duì)有源層的結(jié)晶以及摻雜工藝進(jìn)行優(yōu)化，避免了溝道摻雜過(guò)程對(duì)于多晶硅P-Si表面的轟擊與損傷，從而減少轟擊造成的多晶硅P-Si表面的缺陷態(tài)、懸掛鍵；同時(shí)，通過(guò)分次進(jìn)行多晶硅P-Si工藝，摻雜離子相對(duì)集中于靠近界面的較窄區(qū)域內(nèi)，相比摻雜離子大范圍分布的薄膜晶體管器件而言，減少了深層陷阱和帶電雜質(zhì)的分布，改善了界面附近缺陷態(tài)、懸掛鍵以及可移動(dòng)離子等不穩(wěn)定的因素?？梢?，該薄膜晶體管的制備方法對(duì)LTPS (低溫多晶硅)薄膜晶體管特性等方面進(jìn)行改善及優(yōu)化，從而減少了薄膜晶體管中的缺陷態(tài)及不穩(wěn)定因素，并提高薄膜晶體管的穩(wěn)定性，整體提高了薄膜晶體管的性能。
[0062]實(shí)施例2:
[0063]本實(shí)施例提供一種陣列基板，包括采用實(shí)施例1中的薄膜晶體管。該陣列基板適用于液晶顯示裝置以及OLED顯示裝置。
[0064]在上述薄膜晶體管的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的陣列基板的結(jié)構(gòu)，繼續(xù)進(jìn)行后繼工藝，例如鈍化層、像素電極層(液晶顯示裝置)或像素定義層(OLED顯示裝置)等其他層結(jié)構(gòu)。這些層結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和制備工藝可參照現(xiàn)有的相應(yīng)層結(jié)構(gòu)和制備工藝來(lái)形成，這里不再詳述。
[0065]該陣列基板由于采用了具有較高穩(wěn)定性的薄膜晶體管，因此能獲得更穩(wěn)定的性會(huì)K。
[0066]實(shí)施例3:
[0067]本實(shí)施例提供一種顯示裝置，包括實(shí)施例2中的陣列基板。
[0068]所述顯示裝置可以為:液晶面板、電子紙、OLED面板、手機(jī)、平板電腦、電視機(jī)、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導(dǎo)航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件。
[0069]該顯示裝置由于采用了具有較高穩(wěn)定性的薄膜晶體管和相應(yīng)的陣列基板，因此能獲得更穩(wěn)定的性能。
[0070]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種薄膜晶體管的制備方法，包括形成柵極、源極和漏極以及有源層的步驟，其特征在于，形成所述有源層包括:分步形成第一多晶硅層以及位于所述第一多晶硅層上方的第二多晶硅層，以及在所述第二多晶硅層中和所述第一多晶硅層的上表層加入摻雜離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，形成所述有源層的步驟具體包括: 形成第一非晶硅層； 通過(guò)第一次激光退火工藝將所述第一非晶硅層轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅谝欢嗑Ч鑼樱? 在所述第一多晶硅層的上表面形成第二非晶硅層，并在形成所述第二非晶硅層的過(guò)程中加入摻雜離子； 對(duì)所述第二非晶硅層進(jìn)行第二次激光退火工藝，使所述第一多晶硅層的上表層熔融，所述第二非晶硅層在所述第一多晶硅層的表面生長(zhǎng)，形成第二多晶硅層并使得所述第一多晶硅層的上表層加入摻雜離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，在形成所述第一非晶硅層之前，還包括形成緩沖層的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，在形成所述第一非晶硅層與第一次激光退火工藝之間還包括第一次脫氫工藝；在形成所述第二非晶硅層與第二次激光退火工藝之間還包括第二次脫氫工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，在所述第一多晶硅層的上表面形成第二非晶硅層之前，還包括對(duì)所述第一多晶硅層進(jìn)行表面處理； 對(duì)所述第一多晶硅層進(jìn)行表面處理為采用氫氟酸-臭氧水-氫氟酸-氫氣水表面處理方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，對(duì)所述第二非晶硅層進(jìn)行第二次激光退火工藝的過(guò)程中，激光能量控制為使得所述第一多晶硅層的上表層熔融的厚度不超過(guò)10nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述第一非晶硅層的厚度范圍為30-50nm ;所述第二非晶硅層的厚度范圍為2_10nm。
8.—種薄膜晶體管，包括柵極、源極和漏極以及有源層，其特征在于，所述有源層包括多晶硅層以及設(shè)置在所述多晶硅層的上表層的摻雜離子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述多晶硅層的厚度范圍為32-60nm，設(shè)置有摻雜離子的所述多晶硅層的厚度范圍為12_20nm。
10.一種陣列基板，其特征在于，包括權(quán)利要求8-9任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管。
11.一種顯示裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求10所述的陣列基板。
【專利摘要】本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜晶體管的制備方法、薄膜晶體管、陣列基板和顯示裝置。該薄膜晶體管的制備方法，包括形成柵極、源極和漏極以及有源層的步驟，形成所述有源層包括：分步形成第一多晶硅層以及位于所述第一多晶硅層上方的第二多晶硅層，以及在所述第二多晶硅層中和所述第一多晶硅層的上表層加入摻雜離子。該薄膜晶體管的制備方法能減少薄膜晶體管中的界面缺陷態(tài)及不穩(wěn)定因素，從而提升低溫多晶硅薄膜晶體管的穩(wěn)定性，獲得更穩(wěn)定的陣列基板和顯示裝置性能。
【IPC分類】H01L21-77, H01L29-786, H01L21-336
【公開號(hào)】CN104716200
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510158315
【發(fā)明人】田宏偉, 牛亞男, 王祖強(qiáng), 孫亮
【申請(qǐng)人】京東方科技集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日