CN102097368A - 一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，尤其涉及一种有源矩阵有机发光显示器阵列基板的制造方法。本发明技术方案采用点阵激光源对非晶硅层的TFT区域进行定点结晶形成多晶硅沟道。采用这种结晶工艺可以节省激光源的消耗，提高产能，且不受阵列基板尺寸的限制。

Description

一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，尤其涉及一种有源矩阵有机发光显示器阵列基板的制造方法。

背景技术

低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)阵列基板已经普遍地应用在平面显示器上，例如有源矩阵液晶显示器(AMLCD)、有源矩阵有机发光显示器(AMOLED)等。该类型显示器一般是先在基板上沉积非晶硅层(a-Si)，然后通过热处理使非晶硅熔融结晶以形成较平滑且具有晶粒的多晶硅层(p-Si)，接下来利用多晶硅层作为薄膜晶体管(TFT)的沟道层，制作阵列基板。目前准分子激光退火(ELA)结晶化技术为业界所广泛采用，ELA所用的激光源为线形激光束，通过相对基板的平移运动完成对整个基板的照射，并将全部非晶硅层转化为多晶硅层，而实际上需要结晶化处理的只是部分非晶硅区域，即像素内TFT区域所对应的非晶硅区域。在ELA激光照射之后还需要再进行光刻处理，将其它区域的多晶硅层刻蚀掉，因此，对其它区域的激光照射并没有起到作用。这不但导致了激光源的额外消耗，而且降低了产能。另外，由于受到ELA激光线束本身能量不均匀的制约，采用ELA技术获得的TFT虽然具有较高的载流子迁移率，但一致性相对较差。同时，大尺寸基板的结晶化技术也受到ELA激光线束长度的限制，从而制约了高世代LCD或AMOLED生产线的发展。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法以及包括所述低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的显示器。

本发明的目的是通过如下技术方案予以实现的：

本发明提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，所述低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板包括一基板；配置于该基板上的多个像素，并呈矩阵排列；平行配置于像素之间的多条数据线；平行配置于像素之间且与数据线垂直的多条扫描线。上述像素的像素区域内具有一薄膜晶体管区域(TFT区域)，上述TFT区域内具有薄膜晶体管。

上述低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法包括在基板上形成一缓冲层，在缓冲层上形成一非晶硅层，利用点阵激光对TFT区域的非晶硅层进行照射使其形成多晶硅，然后在形成的多晶硅区域制备薄膜晶体管。上述点阵激光的每个激光点源既可以是由点阵激光器直接产生的激光点源，也可以是由点阵激光器直接产生的每个激光点源通过光学调制后形成的子激光点阵中的激光点源。上述各激光点源的间距和光斑尺寸可以调节。上述点阵激光的各激光点源的光强一致，且各激光点源的光强可以调节。本制造方法中所用基板可以选自玻璃基板、塑料基板或金属基板。

利用本发明所述的结晶工艺来制造低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板可以节省激光源的消耗，提高产能，而且不受阵列基板尺寸的限制，可以用于有源矩阵有机发光显示器、有源矩阵液晶显示器等的生产制造。

附图说明

图1为传统ELA结晶化技术的工艺示意图；

图2A为有源矩阵有机发光显示器阵列基板的结构示意图；

图2B为图2A中虚线区域放大的电路示意图；

图2C为图2A中单个像素的器件结构示意图；

以下图3A～图3L为本发明实施例1所述显示器阵列基板制造方法的各工艺步骤图示：

图3A为本发明实施例1形成缓冲层的截面示意图；

图3B为本发明实施例1形成非晶硅层的截面示意图；

图3C为本发明实施例1对非晶硅层进行定点结晶的工艺示意图1；

图3D为本发明实施例1对非晶硅层进行定点结晶的工艺示意图2；

图3E为本发明实施例1形成多晶硅硅岛的截面示意图；

图3F为本发明实施例1形成栅绝缘层的截面示意图；

图3G为本发明实施例1形成栅极的截面示意图；

图3H为本发明实施例1形成层间绝缘层的截面示意图；

图3I为本发明实施例1形成源极、漏极通孔的截面示意图；

图3J为本发明实施例1形成源极、漏极的截面示意图；

图3K为本发明实施例1形成钝化层的截面示意图；

图3L为本发明实施例1形成氧化铟锡电极的截面示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述内容更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图作详细说明如下。

图1为传统ELA结晶化技术的工艺示意图，如图所示，传统ELA所用的激光源为线形激光束103，通过相对阵列基板101的平移运动完成对整个基板上非晶硅层102的照射，并将全部非晶硅层102转化为多晶硅层104。在ELA激光照射之后再进行光刻处理，将非TFT区域的多晶硅层刻蚀掉，因此对该区域的激光照射并没有起到作用，这不但导致了激光源的额外消耗，而且降低了产能。

实施例1

图2A为有源矩阵有机发光显示器阵列基板的结构示意图，图2B为图2A中虚线区域放大的电路示意图，图2C为图2A中单个像素的器件结构示意图。如图所示，该阵列基板包括玻璃基板201，配置于该基板上的多个像素202，并呈矩阵排列，每个像素202包括TFT区域203和OLED区域204，以及平行配置于像素之间的多条数据线205，和平行配置于像素之间且与数据线垂直的多条扫描线206。图2B为图2A中虚线区域放大的电路示意图，如图所示，所述像素202的TFT区域内具有一开关区域207和一驱动区域208，所述开关区域207内具有开关薄膜晶体管209，所述驱动区域208内具有驱动薄膜晶体管210，还包括存储电容211和OLED有机发光器件212。图2C为图2A中单个像素的器件结构示意图，以下通过图示的开关区域A-A’截面和驱动区域B-B’截面对两区域内薄膜晶体管的制备工艺进行说明。

图3A～图3L为本发明实施例1所述低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板制造方法的各工艺步骤图示。如图3A所示，先在玻璃基板301上用化学气相沉积(CVD)的方法制备一层SiNx或SiNx/SiOx缓冲层302，厚度约为100nm，然后在缓冲层302之上沉积一层非晶硅层303，厚度约为50nm，如图3B所示。然后如图3C和3D所示，可以采用点阵激光器304直接产生的激光点源对非晶硅层303进行定点结晶，也可以利用由点阵激光器直接产生的每个激光点源通过光学调制后形成的子激光点阵中的激光点源，具体可采用m×n阵列的点阵激光，通过光学调制的方法将阵列中的每个激光点源都转换为p×q阵列的子点阵激光，这样便可将原m×n阵列的点阵激光转化为(m×p)×(n×q)阵列的点阵激光。通过光学调制，虽然每个激光点源305的光强比初始光强等比下降，但一致性更高，且可以很容易通过调节激光点源及其间距对照射区域的位置和尺寸进行精确控制，被照射区域的非晶硅层发生熔融并结晶为多晶硅。然后使激光点阵相对基板301平移，并反复进行照射，从而将整个基板上TFT区域的非晶硅结晶形成多晶硅。然后在形成的多晶硅上开始制备TFT。如图3E所示，采用光刻方法将剩余的非晶硅层去除并在已形成的多晶硅上形成图案，如图，分别在A-A’截面位置处和B-B’截面位置处形成硅岛306和307，接下来以已形成的若干硅岛为薄膜晶体管的多晶硅沟道并在其上制备薄膜晶体管，以下以硅岛307为例进行说明。按照图3F～图3H所示的工艺步骤，依次在上面已形成的阵列基板上制备栅绝缘层308、栅极309、层间绝缘层310，然后如图3I所示在层间绝缘层310和栅绝缘层308上形成源极、漏极通孔311、312，再制备源极313和漏极314，二者分别通过通孔311、312和多晶硅沟道即硅岛307电气相连，如图3J所示。制备完源极、漏极后在其上形成钝化层315，如图3K所示。对于位于B-B’区域的驱动TFT，接着在其漏极314对应位置的钝化层315上形成电极通孔316，然后形成氧化铟锡(ITO)电极317作为OLED器件的阳极，如图3L所示。至此完成低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制备后再于其上形成OLED器件，可完成有源矩阵有机发光显示器的制造。

在本实施例所列举的低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法中，较传统ELA线形激光束相比采用点阵激光源对非晶硅层进行照射，并通过光学调制手段控制激光点源的光强、间距和大小以对照射区域进行定点结晶，从而形成多晶硅TFT沟道。采用这种结晶工艺可以节省激光源的消耗，提高产能，而且不受阵列基板尺寸的限制。

通过本发明技术方案制造的低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板不仅可以用于有源矩阵有机发光显示器上，同样也适用于有源矩阵液晶显示器。在移动通信设备、视频播放设备等电子产品上均可使用。

虽然本发明已以比较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此，本发明的保护范围当以申请的专利范围所界定为准。

Claims (12)

1.一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，所述低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板包括：

一基板；

以及配置在该基板上的

多个像素，呈矩阵排列；

多条数据线，平行配置于像素之间；

多条扫描线，平行配置于像素之间且与数据线垂直；

所述像素的像素区域内具有一薄膜晶体管区域，

所述薄膜晶体管区域内具有薄膜晶体管；

所述低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法包括：在基板上形成一缓冲层，在缓冲层上形成一非晶硅层，利用点阵激光对薄膜晶体管区域的非晶硅层进行照射使其形成多晶硅，然后在形成的多晶硅区域制备薄膜晶体管。

2.根据权利要求1所述的一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述点阵激光的每个激光点源是由点阵激光器直接产生的激光点源。

3.根据权利要求1所述的一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述点阵激光的每个激光点源是由点阵激光器直接产生的每个激光点源通过光学调制后形成的子激光点阵中的激光点源。

4.根据权利要求1所述的一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述点阵激光的各激光点源的间距可以调节。

5.根据权利要求1所述的一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述点阵激光的各激光点源的光强一致。

6.根据权利要求1所述的一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述点阵激光的各激光点源的光强可以调节。

7.根据权利要求1所述的一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述点阵激光的各激光点源的光斑尺寸可以调节。

8.根据权利要求1所述的一种低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，所述基板为玻璃基板、塑料基板或金属基板。

9.一种有源矩阵有机发光显示器，包括根据权利要求1～8中任意一项所述的制造方法制造的低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板。

10.一种有源矩阵液晶显示器，包括根据权利要求1～8中任意一项所述的制造方法制造的低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板。

11.一种移动通信设备，其特征在于，所述移动通讯设备包括如权利要求9或10所述的显示器。

12.一种视频播放设备，其特征在于，所述视频播放设备包括如权利要求9或10所述的显示器。

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