薄膜晶體管及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種薄膜晶體管及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于AMOLED(Active Matrix/Organic Light Emitting D1de)的 TFT (Thin FilmTransistor)結(jié)構(gòu)已經(jīng)有多種，目前主要是采用低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS-TFT)驅(qū)動0LED發(fā)光。目前LTPS-TFT的制造工藝中，非晶硅薄膜經(jīng)過高溫去氫、準(zhǔn)分子激光退火形成多晶硅，圖案化刻蝕形成多晶硅硅島后，直接進(jìn)行離子注入調(diào)整溝道閾值電壓，隨后通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積柵極絕緣層Si02-SiNx，接著再形成柵極、層間絕緣層、源漏極。在此過程中，與柵極絕緣層接觸的溝道多晶硅表面需要分別經(jīng)過刻蝕光刻膠脫膜處理、離子注入束流的轟擊；從多晶硅形成到表面沉積柵極絕緣膜，需要的工藝時間較長，對該溝道多晶硅表面損傷較大。而且從多晶硅表面直接進(jìn)行離子注入，容易造成多晶硅晶格損傷，引起溝道效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，針對上述問題，有必要提供一種薄膜晶體管及制備方法，能夠有效避免離子注入過程對多晶硅層表面損傷，降低多晶硅表面電阻。
[0004]—種薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟:
[0005]S110、在基板的表面依次形成緩沖層、非晶硅層及第一柵極絕緣層；
[0006]S120、將所述非晶硅層轉(zhuǎn)化為多晶硅層；
[0007]S130、對所述第一柵極絕緣層及所述多晶硅層進(jìn)行構(gòu)圖工藝，以形成多晶硅硅島;
[0008]S140、經(jīng)所述第一柵極絕緣層對所述多晶硅層進(jìn)行離子注入，形成溝道摻雜；
[0009]S150、在所述第一柵極絕緣層上形成第二柵極絕緣層；
[0010]S160、在所述第二柵極絕緣層上方形成柵極、層間絕緣層及源極和漏極。
[0011]在其中一個實(shí)施例中，步驟S130采用如下步驟實(shí)現(xiàn):
[0012]在所述第一柵極絕緣層的表面形成光刻膠層，通過掩膜板曝光，以形成圖形化區(qū)域；
[0013]通過刻蝕工藝對所述第一柵極絕緣層及所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕，以形成多晶硅硅島;
[0014]脫去所述光刻膠層。
[0015]在其中一個實(shí)施例中，所述第一柵極絕緣層的厚度為40?lOOnm。
[0016]在其中一個實(shí)施例中，采用等離子體化學(xué)氣相沉積法在所述基板的表面形成所述緩沖層、所述非晶硅層及所述第一柵極絕緣層。
[0017]在其中一個實(shí)施例中，采用準(zhǔn)分子激光退火的方法將所述非晶硅層轉(zhuǎn)化為所述多晶娃層。
[0018]在其中一個實(shí)施例中，步驟S160采用如下步驟實(shí)現(xiàn):
[0019]在所述第二柵極絕緣層的上方形成柵極金屬層，并通過構(gòu)圖工藝形成柵極；
[0020]以所述柵極作為掩膜，對所述多晶硅硅島進(jìn)行離子注入，形成源區(qū)及漏區(qū)；
[0021]在所述柵極上方形成層間絕緣層；
[0022]在所述第一柵極絕緣層、所述第二柵極絕緣層及所述層間絕緣層上形成過孔；
[0023]在所述過孔內(nèi)形成源極和漏極，并使所述源極與所述源區(qū)連接，所述漏極與所述漏區(qū)連接。
[0024]在其中一個實(shí)施例中，所述第一柵極絕緣層為氧化硅材料。
[0025]在其中一個實(shí)施例中，所述第二柵極絕緣層為氮化硅材料。
[0026]—種薄膜晶體管，其采用上述任一方法制備。
[0027]上述薄膜晶體管的制備方法，通過在基板的表面依次沉積緩沖層、非晶硅層及第一柵極絕緣層，再將非晶硅層轉(zhuǎn)化為多晶硅層，可以使多晶硅層與第一柵極絕緣層的接觸界面緊密，有效避免外界環(huán)境或者后續(xù)工序?qū)Χ嗑Ч鑼釉斐晌廴?，而且可以使得到的薄膜晶體管溝道閾值電壓Vth不易漂移，電性能更穩(wěn)定。
[0028]此外，上述薄膜晶體管的制備方法，離子注入形成溝道摻雜的過程是隔著第一柵極絕緣層對多晶硅材料進(jìn)行離子注入的，使得離子在高能加速后進(jìn)入到多晶硅表面層之前經(jīng)過第一柵極絕緣層與第一柵極絕緣層的原子進(jìn)行碰撞及散射后，注入到多晶硅表面的離子能量會降低，降低了對S1-Si鍵的損傷，有效避免離子注入對多晶硅表面的損傷，而且還可以有助于調(diào)整離子注入深度，避免注入離子直接進(jìn)入離多晶硅層表面較深的位置引起溝道效應(yīng)。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中薄膜晶體管的制備方法的流程示意圖；
[0030]圖2A?2F為本發(fā)明一實(shí)施例中薄膜晶體管的制備方法中各步驟對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0032]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。
[0033]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0034]請參閱圖1，其為本發(fā)明一實(shí)施例中薄膜晶體管的制備方法的流程示意圖。
[0035]薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟:
[0036]S110、在基板100的表面依次形成緩沖層200、非晶硅層300及第一柵極絕緣層400，其完成后的截面示意圖請參閱圖2A。
[0037]例如，采用等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝在基板的表面依次形成緩沖層、非晶硅層及第一柵極絕緣層。
[0038]又如，S110采用如下步驟實(shí)現(xiàn):
[0039]S111、在基板100上形成緩沖層200。
[0040]例如，在干凈的基板上形成緩沖層，基板可為玻璃基板或柔性基板。形成的緩沖層可以提高待形成的非晶硅與基板之間的附著程度，有利于降低熱傳導(dǎo)效應(yīng)，減緩被激光加熱的硅的冷卻速率，有利于多晶硅的結(jié)晶。同時，還可以防止基板中的金屬離子擴(kuò)散至多晶硅層，降低雜質(zhì)缺陷，并且可以減少漏電流的產(chǎn)生。
[0041]具體地，在玻璃基板上利用等離子體化學(xué)氣相沉積法(PECVD)工藝沉積一層一定厚度的緩沖層，例如，所述緩沖層的厚度為50?400nm。沉積材料可以為單層的氧化硅(S1x)膜層或氮化硅(SiNx)膜層，或者為氧化硅(S1x)和氮化硅(SiNx)的疊層。在本實(shí)施例中，緩沖層包括依次層疊在基板上的氮化硅層及氧化硅層，例如，氮化硅層設(shè)置于基板與氧化硅層之間，又如，氮化硅層及氧化硅層的厚度比例為1:2至1: 4，優(yōu)選為1: 3，又如，氮化硅層及氧化硅層的總厚度為280nm。這樣有利于后續(xù)的氫化過程，及得到良好的電學(xué)性能。又如，在本發(fā)明一實(shí)施例中，氮化娃層的厚度為50?lOOnm，氧化娃層的厚度為150?300nmo
[0042]其中，形成SiNx膜層的反應(yīng)氣體為SiH4、NH3、隊(duì)的混合氣體，或者為SiH2Cl2、NH3、N2的混合氣體；形成S1 J莫層的反應(yīng)氣體為SiH4、N20的混合氣體，或者為SiH4、硅酸乙酯(TE0S)的混合氣體。
[0043]S112、在緩沖層200上沉積非晶硅層300。
[0044]例如，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝在絕緣層上沉積非晶硅層。又如，沉積溫度一般控制在500°C以下。
[0045]在本實(shí)施例中，非晶娃層的厚度為40nm?60nm。當(dāng)然，也可根據(jù)具體的工藝需要選擇合適的厚度。例如，非晶娃層的厚度為42nm?55nm，又如，非晶娃層的厚度為45nm、48nm、50nm、52nm 或 54nm。
[0046]S113、在非晶硅層300上沉積第一柵極絕緣層400。
[0047]例如，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝在絕緣層上沉積第一柵極絕緣層。又如，沉積溫度一般控制在500°C以下。進(jìn)一步的，為了提高第一柵極絕緣層與非晶硅層的界面效果，利用氧化硅與非晶硅的較好的接觸效果，以提高第一柵極絕緣層與非晶硅層的界面平整性。例如，第一柵極絕緣層為氧化硅材料，進(jìn)一步的，第一柵極絕緣層的厚度為40?lOOnm。又如，第一柵極絕緣層的厚度為60?80nm。
[0048]由于第一柵極絕緣層與非晶硅層經(jīng)連續(xù)沉積后得到，兩者的接觸界面緊密，與傳統(tǒng)工藝相比，可以避免非晶硅層裸露在空氣中，防止環(huán)境對非晶硅層表面造成影響。
[0049]S120、將所述非晶硅層300轉(zhuǎn)化為多晶硅層500，其完成后的截面示意圖請參閱圖2B。
[0050]例如，采用準(zhǔn)分子激光退火的方法將所述非晶硅層轉(zhuǎn)化為所述多晶硅層。具體的，采用氯化氙(XeCl)、氟化氪(KrF)、氟化氬(ArF)等準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行激光退火，例如波長為308nm的氯化氙激光器，來進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火。激光光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后為線性光源。
[0051]又如，準(zhǔn)分子激光退火的脈沖重復(fù)率(pulse repetit1n rat1)為300Hz?800Hz，又如，準(zhǔn)分子激光退火的脈沖重復(fù)率為400Hz?600Hz ;又如，掃描間距(scanpitch)為15μπι?30μπι。又如，激光能量密度為150?600mJ/cm2，又如，激光能量密度為350?500mJ/cm2。又如，掃描速率優(yōu)選為0.5mm/s?50mm/s，又如，掃描速率為0.5mm/s?50mm/s,又如，掃描速率為1mm/s?30mm/s，又如，掃描速率為2mm/s?10mm/s。又如，脈沖時間為20?30nm。又如，重疊率為92%?97%。又如，激光能量密度為250?600mJ/cm2，又如，激光能量密度為420?490mJ/cm2;又如，脈沖之間能量波動6sigma值小于2.7%，光束截面能量均勾度(uniformity) 2sigma值長軸小于1.8%、短軸小于3%。
[0052]優(yōu)選地，在進(jìn)行激光退火工藝之前，需要對非晶硅層進(jìn)行去氫處理，使得氫含量降至1%以下，防止氫爆現(xiàn)象的產(chǎn)生。例如，將基板置于高溫爐中，在溫度為400?500°C的條件下進(jìn)行高溫退火，以將氫從非晶硅層中排除。
[0053]S130、對所述第一柵極絕緣層400及所述多晶硅層500進(jìn)行構(gòu)圖工藝，以形成多晶娃娃島510，其完成后的截面不意圖請參閱圖2C。
[0054]具