CN102244038A - 薄膜晶体管的制造方法以及薄膜晶体管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了薄膜晶体管的制造方法以及薄膜晶体管，通过在薄膜晶体管的数据线表面设置通孔，使薄膜晶体管的源极电极或者漏极电极在形成过程中直接同数据线电学连接，节省了工艺成本。进一步地，薄膜晶体管的源极电极和漏极电极也采用多晶硅材料制备，而非现有技术中的金属材料，简化了工艺步骤，从而进一步节省了工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示器制造领域，尤其涉及薄膜晶体管的制造方法以及薄膜晶体管。
背景技术
有机发光二极管(OLED)越来越受到人们的关注。OLED屏通常采用非晶硅薄膜晶体管作为驱动，而非晶硅薄膜晶体管开关器件电子迁移率低，不能满足OLED屏的电流驱动方式。因此将非晶硅转换为多晶硅，提高电子迁移率来改善TFT开关器件的电特性显得尤为重要。
现有技术的缺点在于，薄膜晶体管直接形成于透明衬底表面，需要生长多层堆叠结构，并且还需要制作薄膜晶体管与外部组件的电学连接结构，工艺过程繁琐，成本较高。
发明内容
为解决以上反映的诸多技术问题，本发明提供一种薄膜晶体管的制造方法以及薄膜晶体管，能够节省工艺成本。
为了解决上述问题，本发明提供了一种薄膜晶体管的制造方法，包括如下步骤：提供透明衬底；在所述透明衬底表面形成栅极和数据线；在所述透明衬底表面形成覆盖所述栅极和所述数据线的第一绝缘层；在所述第一绝缘层表面与所述栅极对应的区域形成非晶半导体层；在所述第一绝缘层表面与所述数据线对应的区域形成通孔；在所述第一绝缘层表面形成覆盖所述非晶半导体层和所述通孔的导电层；将所述导电层与所述栅极对应的部分移除以分割导电层，从而形成薄膜晶体管的源极电极和漏极电极；在所述第一绝缘层表面形成覆盖所述非晶半导体层、通孔以及源极电极和漏极电极的第二绝缘层；以及采用激光照射所述非晶半导体层，以增加非晶半导体层晶格排列的有序度。
本发明进一步提供了一种薄膜晶体管，包括：透明衬底；栅极和数据线，所述栅极和数据线设置在所述透明衬底的表面；第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述栅极和所述数据线；非晶半导体层，所述非晶半导体层设置在所述第一绝缘层表面与所述栅极对应的区域；通孔，所述通孔设置在所述第一绝缘层表面与所述数据线对应的区域；源极电极和漏极电极，所述源极电极和漏极电极设置在所述非晶半导体层的两端，源极电极和漏极电极之一通过所述通孔连接至所述数据线；以及第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述第一绝缘层表面，并覆盖所述非晶半导体层、通孔以及源极电极和漏极电极。
本发明的优点在于，通过在数据线表面设置通孔，使薄膜晶体管的源极电极或者漏极电极在形成过程中直接同数据线电学连接，节省了工艺成本。进一步地，源极电极和漏极电极也采用多晶硅材料制备，而非现有技术中的金属材料，简化了工艺步骤，从而进一步节省了工艺成本。
附图说明
附图1所示是本发明具体实施方式所述方法的步骤流程图。
附图2A至附图2J所示是本发明具体实施方式所述方法的工艺示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的薄膜晶体管的制造方法以及薄膜晶体管的具体实施方式做详细说明。
为了让本发明的目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合说明书所附图式，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各组件的配置是为清楚说明本发明揭示的内容，并非用以限制本发明。且不同实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。
附图1所示是本发明具体实施方式所述方法的步骤流程图，包括：步骤S100，提供透明衬底；步骤S110，在所述透明衬底表面形成栅极和数据线；步骤S120，在所述透明衬底表面形成覆盖所述栅极和所述数据线的第一绝缘层；步骤S130，在所述第一绝缘层表面与所述栅极对应的区域形成非晶半导体层，其中，所述非晶半导体层包括第一非晶半导体层和第二非晶半导体层，第二非晶半导体层堆叠于第一非晶半导体层之上；步骤S140，在所述第一绝缘层表面与所述数据线对应的区域形成通孔；步骤S150，在所述第一绝缘层表面形成覆盖所述非晶半导体层和所述通孔的导电层；步骤S160，将所述导电层和第二非晶半导体层与所述栅极对应的部分移除以分割导电层和第二非晶半导体层，从而形成薄膜晶体管的源极电极和漏极电极，并减薄对应位置的第一非晶半导体层；步骤S170，在所述第一绝缘层表面形成覆盖所述非晶半导体层、通孔以及源极电极和漏极电极的第二绝缘层；步骤S180，除去所述第二绝缘层位于所述源极电极和漏极电极之间部分；步骤S190，采用激光照射所述非晶半导体层，以增加非晶半导体层晶格排列的有序度。
附图2A至附图2J所示是本发明具体实施方式所述方法的工艺示意图。
附图2A所示，参考步骤S100，提供透明衬底200。所述透明衬底200的材料可以是包括玻璃在内的任意一种常见材料。
附图2B所示，参考步骤S110，在所述透明衬底200的表面形成栅极210和数据线230。栅极210和数据线230的材料可以是多晶硅或者金属等导电材料。本具体实施方式在此步骤中同时制作了栅极210和数据线230，并在后续步骤中通过工艺整合，在形成薄膜晶体管的同时形成数据线230和薄膜晶体管源极电极或者漏极电极之间的电学连接，以节省工艺步骤。
附图2C所示，参考步骤S120，在所述透明衬底200表面形成覆盖所述栅极210和所述数据线230的第一绝缘层251。所述第一绝缘层251的材料可以是氧化硅、氮化硅或者其他绝缘材料，形成方法可以是化学气相沉积或者物理气相沉积等任何一种常见工艺方法。
附图2D所示，参考步骤S130，在所述第一绝缘层251表面与所述栅极210对应的区域形成非晶半导体层270。所述非晶半导体层270的材料例如可以是非晶硅，也可以是其他常见的半导体材料例如砷化镓或者锗硅等。形成方法可以是首先在第一绝缘层251表面外延或者沉积连续的非晶半导体层，并通过光刻腐蚀的方法保留指定区域而形成附图2D所示的非晶半导体层270。通过控制外延或者沉积工艺中的掺杂物质供给量可以调节非晶半导体层270的掺杂浓度。
继续参考附图2D，本实施方式中，非晶半导体层270进一步包括堆叠设置的导电类型相同的第一非晶半导体层271和第二非晶半导体层272，所述第一非晶半导体层271与所述第一绝缘层251贴合，所述第二非晶半导体层272在本步骤中暴露在表面，并在后续步骤中与所述源极电极和漏极电极贴合。所述第二非晶半导体层272的电导率高于所述第一非晶半导体层271的电导率。高电导率意味着高掺杂浓度，例如高掺杂浓度的N型掺杂非晶硅，而高掺杂浓度有利于同源极电极和漏极电极形成良好的欧姆接触，低掺杂浓度的半导体层则更容易受栅极控制而改变导电类型，故本实施方式选择进一步将非晶半导体层270分解成了低掺杂的第一非晶半导体层271和高掺杂的第二非晶半导体层272。
附图2E所示，参考步骤S140，在所述第一绝缘层251表面与所述数据线230对应的区域形成通孔231。形成通孔231的步骤可以通过光刻腐蚀的方法。通孔231的作用在于为后续数据线230与源极电极或者漏极电极形成电学连接。
附图2F所示，参考步骤S150，在所述第一绝缘层251表面形成覆盖所述非晶半导体层270和所述通孔231的导电层290。导电层290的材料例如可以是选自于铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)中的一种，形成方法例如可以是旋涂法或者喷涂法等。导电层290覆盖通孔231，并与通孔231下方的数据线230贴合，以实现电学连接。
附图2G所示，参考步骤S160，将所述导电层290和第二非晶半导体层272中与所述栅极210对应的部分移除以分割导电层290和第二非晶半导体层272，从而形成薄膜晶体管的源极电极291和漏极电极292，并减薄对应位置的第一非晶半导体层271。其中源极电极291和漏极电极292的位置可以互换。分割导电层290和第二非晶半导体层272，以及减薄第一非晶半导体层271的制程可以采用光刻腐蚀的方法来实现。由于在前述步骤中导电层290已经和数据线230建立了电学连接，故本具体实施方式中形成的源极电极291无需额外制作与数据线230之间的电学连接结构。
附图2H所示，参考步骤S170，在所述第一绝缘层251表面形成覆盖所述非晶半导体层270、通孔231以及源极电极291和漏极电极292的第二绝缘层252。第二绝缘层252的材料可以是包括氧化硅和氮化硅在内的任意一种绝缘材料，作用在于保护被覆盖的非晶半导体层270、通孔231以及源极电极291和漏极电极292。
附图2I所示，参考步骤S180，除去所述第二绝缘层252位于所述源极电极291和漏极电极292之间部分。该步骤用于形成像素电极图案。
附图2J所示，参考步骤S190，采用激光照射所述非晶半导体层270，以增加非晶半导体层270晶格排列的有序度。非晶半导体层270在激光的照射下进行退火，由非晶材料向多晶材料转化，在激光功率足够大，并持续足够长照射时间的情况下，非晶材料甚者可以转化成多晶材料。多晶材料的晶格有序度更好，故具有更高的载流子迁移率，能够提高薄膜晶体管的电学性能。由于第二绝缘层252的厚度通常远远小于透明衬底200的厚度，故激光优选从第二绝缘层252一侧入射，激光的波长应当能够穿透第二绝缘层252和导电层290。在第二绝缘层252的材料是氮化硅或者氧化硅，导电层290的材料是ITO或者IZO的情况下，可见光波段以及红外波段的激光对于这些材料而言都是透明的。
继续参考附图2J，上述步骤实施完毕后所获得薄膜晶体管包括如下结构：透明衬底200；栅极210和数据线230，栅极210和数据线230设置在透明衬底200的表面；第一绝缘层251，所述第一绝缘层251覆盖栅极210和数据线230；非晶半导体层270，包括第一非晶半导体层271和第二非晶半导体层272，所述非晶半导体层270设置在第一绝缘层251表面与栅极210对应的区域；通孔231，所述通孔231设置在第一绝缘层251表面与所述数据线230对应的区域；源极电极291和漏极电极292，所述源极电极291和漏极电极292设置在非晶半导体层270的两端，源极电极291和漏极电极292之一通过通孔231连接至数据线230；以及第二绝缘层252，所述第二绝缘层252在第一绝缘层251表面，并覆盖非晶半导体层270、通孔231以及源极电极291和漏极电极292，第二绝缘层252位于源极电极291和漏极电极292之间部分是镂空的。其中，源极电极291和漏极电极292之间的第二非晶半导体层272是镂空的，第一非晶半导体层271在源极电极291和漏极电极292之间部分的厚度小于第一非晶半导体层271其余部分的厚度。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供透明衬底；
在所述透明衬底表面形成栅极和数据线；
在所述透明衬底表面形成覆盖所述栅极和所述数据线的第一绝缘层；
在所述第一绝缘层表面与所述栅极对应的区域形成非晶半导体层；
在所述第一绝缘层表面与所述数据线对应的区域形成通孔；
在所述第一绝缘层表面形成覆盖所述非晶半导体层和所述通孔的导电层；
将所述导电层与所述栅极对应的部分移除以分割导电层，从而形成薄膜晶体管的源极电极和漏极电极；
在所述第一绝缘层表面形成覆盖所述非晶半导体层、通孔以及源极电极和漏极电极的第二绝缘层；以及
采用激光照射所述非晶半导体层，以增加非晶半导体层晶格排列的有序度。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述非晶半导体层包括堆叠设置的导电类型相同的第一非晶半导体层和第二非晶半导体层，所述第一非晶半导体层与所述第一绝缘层贴合，所述第二非晶半导体层与所述源极电极和漏极电极贴合，所述第二非晶半导体层的电导率高于所述第一非晶半导体层的电导率。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述非晶半导体层采用外延的方法形成，并在外延的过程中通过改变掺杂物质的浓度以形成第一非晶半导体层和第二非晶半导体层。
4.根据权利要求2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，在分割导电层的步骤中，进一步包括同时移除所述第二非晶半导体层与栅极对应部分的步骤。
5.根据权利要求3所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，在分割所述第二非晶半导体层的步骤中，进一步包括减薄暴露出来的第一非晶半导体层的步骤。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，在形成第二绝缘层的步骤之后，进一步包括除去所述第二绝缘层位于所述源极电极和漏极电极之间部分的步骤。
7.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：
透明衬底；
栅极和数据线，所述栅极和数据线设置在所述透明衬底的表面；
第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述栅极和所述数据线；
非晶半导体层，所述非晶半导体层设置在所述第一绝缘层表面与所述栅极对应的区域；
通孔，所述通孔设置在所述第一绝缘层表面与所述数据线对应的区域；
源极电极和漏极电极，所述源极电极和漏极电极设置在所述非晶半导体层的两端，源极电极和漏极电极之一通过所述通孔连接至所述数据线；以及
第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述第一绝缘层表面，并覆盖所述非晶半导体层、通孔以及源极电极和漏极电极。
8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述非晶半导体层包括堆叠设置的导电类型相同的第一非晶半导体层和第二非晶半导体层，所述第一非晶半导体层与所述第一绝缘层贴合，所述第二非晶半导体层与所述源极电极和漏极电极贴合，所述第二非晶半导体层的电导率高于所述第一非晶半导体层的电导率，所述源极电极和漏极之间的所述第二非晶半导体层是镂空的。
9.根据权利要求8所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一非晶半导体层在所述源极电极和漏极之间部分的厚度小于所述第一非晶半导体层其余部分的厚度。
10.根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第二绝缘层位于所述源极电极和漏极电极之间部分是镂空的。
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