CN101592834B - 纳米硅薄膜晶体管液晶显示器的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米硅薄膜晶体管液晶显示器的制备方法，包括在玻璃或单晶硅基板上通过金属溅射成膜、光刻、湿刻制作扫描线极源漏极电极；利用等离子体化学汽相沉积技术制备纳米硅薄膜；通过连续成膜、小岛光刻、小岛干刻制作晶体管的有源层，在该有源层的基础上加入了一层非晶硅，厚度约为150nm；制备栅极绝缘层和钝化保护层，该栅极绝缘层和钝化保护层共用氮化硅薄膜；经过孔干刻S/D金属Al层溅射成膜、S/D光刻、S/D湿刻形成TFT的源、漏电极、栅极及数据线；最终在玻璃基板上形成晶体管阵列。本发明制备的纳米硅薄膜晶体管液晶显示器件响应时间短、容量大、清晰度高和品质高全真彩色视频显示设备。

Description

纳米硅薄膜晶体管液晶显示器的制备方法

技术领域

本发明涉及纳米硅薄膜应用技术和液晶显示技术领域，特指一种将纳米硅薄膜晶体管控制液晶材料已达到显示图像的目的的装置，即纳米硅薄膜晶体管液晶显示器。

背景技术

从二十世纪90年代以来，随着纳米材料以及信息显示技术及其相关产业迅速发展，人们对信息的产生和摄取方式的多样化显示技术不断提出更高的要求。液晶显示器件以其大容量、高清晰度和高品质全彩色视频显示越来越受到大众的青睐，成为目前平板显示技术的主导和开发的热点。薄膜晶体管液晶显示器为该领域开辟了新的发展空间，实验研究观测，纳米硅薄膜是一种特殊网络结构的薄膜，在该结构中呈现出紧密相接而又杂乱的细小晶粒(原子阵列明显不同与非晶硅和微晶硅)，最小晶粒尺寸可达到2nm左右，如果恰当控制其晶粒尺寸，只可在室温下得到高达10^-1Ω^-1cm^-1的电导率，电导激活能仅为0.10eV。

发明内容

本发明的目的是提供一种高迁移率、高电导率、低漏电流以及良好I-V特性的纳米硅薄膜晶体管液晶显示器的制备方法，用薄膜液晶显示器件作液晶材料的开元元件制备出纳米硅薄膜晶体管液晶显示器件，该显示器件具有响应时间缩短、清晰度高的特点。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括如下步骤：

(1)在玻璃或单晶硅基板上通过金属溅射成膜、光刻、湿刻制作扫描线极源漏极电极；

(2)利用等离子体化学汽相沉积技术制备纳米硅薄膜；通过连续成膜、小岛光刻、小岛干刻制作晶体管的有源层，在该有源层的基础上加入了一层非晶硅，厚度约为150nm；

(3)制备栅极绝缘层和钝化保护层，该栅极绝缘层和钝化保护层共用氮化硅薄膜；

(4)经过孔干刻S/D金属Al层溅射成膜、S/D光刻、S/D湿刻形成TFT的源、漏电极、栅极及数据线；最终在玻璃基板上形成晶体管阵列。

本发明将纳米硅薄膜晶体管应用于液晶显示设备，利用等离子体化学汽相沉积技术，通过改变工艺参数，制备具有高迁移率特性纳米硅薄膜，然后根据设计的纳米硅薄膜晶体管结构，制定加工方案制造出高迁移率、低漏电流的纳米硅薄膜晶体管阵列，进而作为开关元件制备纳米硅薄膜晶体管液晶显示器件，该显示器件是响应时间短、容量大、清晰度高和品质高全真彩色视频显示设备。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。

图1是本发明的纳米硅薄膜晶体管示意图；

图2是纳米硅薄膜晶体管液晶显示器的工作原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，利用的等离子体化学汽相沉积的技术(PECVD)，通过改变控制参数来制备纳米硅薄膜，并按照图1所示的晶体管结构制定加工路线和加工方案，即：在玻璃或单晶硅基板上通过金属溅射成膜、光刻、湿刻技术制作扫描线极源漏极电极；PECVD连续成膜，小岛光刻，小岛干刻等工艺制程制作所需晶体管的有源层、欧姆接触层、钝化保护层，或度分别为60nm、100nm、300nm。经过孔干刻S/D金属Al层溅射成膜，S/D光刻，S/D湿刻等工艺制程。形成晶体管(TFT)的源、漏电极、栅极及数据线；最终在玻璃基板上形成TFT阵列。该晶体管阵列在设计过程中在有源层纳米硅薄膜的基础上加入了一层非晶硅，厚度约为150nm，以降低晶体管的漏电流，栅极绝缘层和钝化保护层共用氮化硅薄膜，减少了制备工艺步骤。纳米硅薄膜晶体管液晶显示器件的关键技术是纳米硅薄膜晶体管的阵列技术，如此纳米硅薄膜晶体管液晶显示器件的制备的关键得到了解决。

实施例

在玻璃基板上采用PECVD沉积技术制作半导体层，即氮化硅薄膜做绝缘层及钝化层厚度为300nm，利用SiNx薄膜做栅极绝缘层克服了SiO₂薄膜做栅极绝缘层阻挡阳离子的能力差、不具有防水汽等杂质的渗透能力、抗辐射性能低等造成TFT器件性能不稳定的现象；纳米硅薄膜层，采用高氢稀释硅烷作为反应气体，RF+DC双重功率源作用，沉积压力为160Pa，功率为200～300W，直流电压为200～220V，衬底温度为280℃的条件下生长厚度为100nm左右的本征纳米硅薄膜，其很高的稳定性、迁移率、电导率以及良好的I-V特性，使TFT器件的漏电流的强度在V_DC＝10V时降低到10^-13A；在4V的阀值电压下，开态电流与闭态电流比提高到10⁸；厚度为60nm的n+纳米硅薄膜层形成势垒区。并在两端溅射Al薄膜作为源极、漏极和栅电极，通过栅极绝缘膜，与半导体相对置，通过施加于栅极的电压来控制源、漏电极间的电流。整个设备的液晶电容两极分别接TFT的漏极和玻璃基板上的common电极，并同驱动电路的common电压输出端相连作为像素电容，同时，与像素电容并联一个存储电容以克服像素电压的波动。存储电容的另一个电极可以利用栅线，也可以是利用栅金属层(但不与栅线相连，而是引出与common电极相连)单独做出一个电容。当Gate电极送入扫描信号，打开像素上的TFT的同时，源驱动器SourceDriver送入数据图像信号通过TFT向像素电容充电。非选通扫描行的像素点没有外部电压作用处于开路状态。充电时间是扫描一行的时间，当这一行扫描过后，TFT关断，像素电容保持这个电压，保持时间为一帧的时间，即在这一帧时间内，象素点保持同样的亮度。

Claims (1)

1.一种纳米硅薄膜晶体管液晶显示器的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)在玻璃基板上通过金属溅射成膜、光刻、湿刻制作扫描线极、源漏极电极；

(2)利用等离子体化学气相沉积技术制备纳米硅薄膜；纳米硅薄膜的厚度为60nm，通过连续成膜、小岛光刻、小岛干刻制作晶体管的有源层，在该有源层上形成一层非晶硅，厚度为150nm，再生长厚度为100nm的本征纳米硅薄膜；

(3)制备栅极绝缘层和钝化保护层，该栅极绝缘层和钝化保护层共用氮化硅薄膜；

(4)经过孔干刻、S/D金属Al层溅射成膜、S/D光刻、S/D湿刻形成TFT的源、漏电极、栅极及数据线，最终在玻璃基板上形成晶体管阵列。

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