CN102479752B - 薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器。该薄膜晶体管的制造方法包括制备第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程，其中同时制备第一和第二有源层的流程包括：形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一和第二有源层的图案；涂覆光刻胶，并通过曝光显影工艺在第二有源层的部分区域上方形成接触过孔；在形成上述图案的光刻胶上形成诱导金属薄膜，进行热处理，以使第二有源层在接触过孔处诱导金属薄膜的诱导下发生横向金属诱导结晶，从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质；剥离光刻胶及其上的诱导金属薄膜。本发明通过横向金属诱导结晶工艺，能够同时且同层制备非晶硅TFT和低温多晶硅TFT的有源层。

Description

薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器

技术领域

本发明涉及有机发光二极管显示技术，尤其涉及一种薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器。

背景技术

有源矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic Light EmittingDiode，简称AMOLED)显示器具有主动发光、发光效率高、对比度高、分辨率高、功耗低、色域宽、轻、薄、无视角限制，并且发光材料丰富，易实现彩色显示；响应速度快，动态画面质量极高；使用温度范围广、抗震能力强；可实现柔性显示；成本降低空间巨大等诸多优势。因此AMOLED在目前世界平板显示产业中具有巨大潜力。AMOLED显示技术在过去的十多年里发展迅猛，取得了重大的突破性进展。实现大尺寸AMOLED显示器的途径之一是使用有源矩阵薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)背板。

AMOLED采用TFT的有源矩阵背板通常包括由横纵交叉的数据线和栅线围设定义出的矩阵形式排列的多个像素单元。每个像素单元中都包括有OLED以及有源器件构成的像素驱动电路。OLED一般是通过电流驱动而不是电压驱动的，所以像素驱动电路通常包括有一个或多个开关TFT、驱动TFT和存储电容，如图1所示为现有技术中一种像素驱动电路的电路原理图。图1中连接OLED 80的像素驱动电路包括数据线5、栅线2、选择信号线10、开关TFT 30、充电TFT 50、驱动TFT 40、隔断TFT 70、电源线12和存储电容60。由开关TFT 30在栅线2的控制下实现选通，从而将数据信号电压通过开关TFT 30传输给存储电容60，由存储电容60持续放电给驱动TFT 40，驱动TFT 40向OLED 80提供驱动电流。

现有技术中，有源矩阵背板上的所有TFT结构相同，都包括源电极、漏电极、栅电极和半导体有源层，源电极和漏电极分别搭接在半导体有源层，其间形成TFT沟道，半导体有源层与栅电极之间通过栅绝缘层隔离。半导体有源层的材质可以为非晶硅，也可以为低温多晶硅。但是这两种材质的TFT均存在缺陷。

对于驱动TFT而言，非晶硅有源层的工作电压在长时间内是大于零的，使得占空比接近100％。长时间电压驱动非晶硅TFT，产生了晶体管应力效应。特别是栅电极和源电极之间的偏压使得电荷被捕集在非晶硅半导体和栅绝缘层的界面处；或者使得电荷被捕集在栅绝缘层里面；或者破坏非晶硅半导体薄膜里面或非晶硅半导体和栅绝缘薄膜界面处的分子键，而制造新的缺陷态。从而使得非晶硅TFT的阈值电压发生漂移，流过的非晶硅TFT电流也随之改变。另外，不像多晶硅或晶体硅具有互补式金属氧化物半导体(CMOS)器件，非晶硅只有一种N型场效应晶体管。一般而言交流电压信号施加在非晶硅TFT电极上面时，可以降低电荷陷阱的发生率和提高非晶硅TFT的寿命。由于通常OLED的制造方法使得显示器所有像素具有公共阴极，较难使用N型场效应晶体管作为OLED的电流驱动晶体管。一些制造商使用非晶硅制造OLED的有源矩阵TFT背板，因为非晶硅TFT是有源矩阵液晶显示的驱动电路，具有制造成本低、设备和工艺技术成熟、供应链完善等优势。

AMOLED使用多晶硅TFT作为像素驱动电路的TFT时，存在的缺陷是：激光退火的制造成本高昂；多晶硅晶粒大小不一导致迁移率均匀性差；生产良率较低。在多晶硅TFT构成的像素驱动电路中，因为多晶硅晶粒大小不均匀造成的阈值电压和迁移率变化，会使源漏电流变得不均匀。特别是使用准分子激光退火方法制作的多晶硅薄膜，由于准分子激光脉冲之间的重复性和稳定性对于非晶硅结晶而言不是很好，而且在工艺过程中都需要采取扫描式的方法使得整个基板的非晶硅结晶，从而使得多晶硅晶粒大小非常不均匀。有时其阈值电压和迁移率的差异可以达到4～5倍，导致多晶硅TFT的电流电压曲线差异非常大。因为OLED的驱动TFT一般工作在电流饱和区，流过驱动TFT的电流(I)与栅源电压(Vgs)和阈值电压差值(Vt)的平方以及迁移率成比例，即I∝μ(Vgs-Vt)²。由于OLED发光亮度与电流有一定的比例关系，驱动TFT电流的改变使得OLED显示亮度发生不可控制的变化，导致显示画面品质变坏。人眼可以观察到小至1％的亮度变化，而显示器5％的亮度改变就是不可接受的。所以驱动AMOLED的多晶硅TFT一般需要采用补偿电路，调节晶粒大小不均匀所造成的阈值电压和迁移率漂移。通过检测驱动TFT或者像素驱动电路其他晶体管的阈值电压，加载到存储在存储电容的信号电压之上，补偿阈值电压的漂移，或者不均匀的阈值电压和迁移率。当Vgs等于写入的信号电压(Vdata)与阈值电压之和时，I∝(Vgs-Vt)²＝(Vdata+Vt-Vt)²＝Vdata²，驱动OLED的电流与阈值电压无关。或者还可以把数据电流直接写入驱动TFT，在驱动TFT建立的栅极电压保存于存储电容，使得OLED的工作电流不受多晶硅不均匀的阈值电压和迁移率影响。

综上分析可知，无论采用非晶硅还是低温多晶硅来制备TFT的有源层，都会存在缺陷，并且制备工艺复杂，通常需要八次至九次掩膜构图工艺才能制备完成有源矩阵背板，显著影响了产品成本和质量。

例如，图1所示的像素驱动电路多使用低温多晶硅TFT，可以为底栅结构或顶栅结构。对于底栅结构的有源矩阵背板，第一次构图工艺需要形成栅电极和栅线等图案；第二次构图工艺需要形成有源层图案，具体是沉积非晶硅薄膜，配以高温环境下的去氢工艺，通过激光退火结晶的方式将非晶硅转换成低温多晶硅材料；第三次构图工艺以栅电极作为掩模版，搭配背面曝光形成沟道保护层；为了降低低温多晶硅漏电流，需要第四次构图工艺，用低剂量的离子诸如形成高阻值区，利用额外氧化层作为轻掺杂漏极(LDD)与本征多晶硅沟道阻挡层，第三次和第四次构图定义N型与P型低温多晶硅区域，再在高温环境下激活注入离子，形成轻掺杂区和对应于多晶硅TFT漏极接触区和源极接触区的重掺杂区。此种结构无法使用栅自对准掺杂技术，使得TFT本身的寄生电容比较大；第五次构图工艺形成透明导电的像素电极；第六次和第七次构图工艺分别定义接触孔与数据线、源电极和漏电极等图案，形成各TFT；第八次构图工艺定义氮化硅保护层的透明像素电极开口，形成钝化层。

对于顶栅结构，第一次构图工艺是形成有源层图案，在有源层中形成沟道掺杂层；第二次构图工艺定义出有源区域；第三次构图工艺定义栅线和栅电极层图案；利用第一层金属作为掩模版，以低剂量的离子注入形成高阻值的轻掺杂漏极，以第四次与第五次构图工艺定义N型与P型低温多晶硅区域，再以高温环境将注入离子活化，形成轻掺杂区和重掺杂区；第六次和第七次构图工艺分别定义出接触孔与数据线、源电极和漏电极的图案，形成各TFT；第八次构图工艺定义钝化层过孔；第九次构图工艺形成透明导电的像素电极。

上述AMOLED像素驱动电路在电源和OLED的工作线路上，使用了两个串联的TFT，两个TFT的工作电压增加了电源负载，使得功耗增大。此像素驱动电路使用额外的选择信号线控制隔断TFT，增加了像素驱动电路设计和阵列设计的复杂性，有可能降低良率。使用激光退火晶化制作的低温多晶硅TFT，其阈值电压和迁移率均匀性比较差，必须使用4T1C的像素驱动电路，对于底部发光的AMOLED显示器而言，也不利于高解析度显示器的制作。不论是底栅还是顶栅结构，其工艺流程均需要八～九次光刻工艺，大大增加了制造成本，并且降低了良品率。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器，以简化OLED显示器的生产工艺，改善产品质量。

本发明实施例提供一种薄膜晶体管的制造方法，包括制备第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程，所述第一薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，所述第二薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其中，同时制备所述第一有源层和第二有源层的流程包括：

形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一有源层和第二有源层的图案；

在形成上述图案后涂覆光刻胶，并通过曝光显影工艺在所述第二有源层的部分区域上方形成接触过孔；

在形成上述图案的光刻胶上形成诱导金属薄膜，进行热处理，以使所述第二有源层在所述接触过孔处诱导金属薄膜的诱导下发生横向金属诱导结晶，从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质；

剥离光刻胶及其上的诱导金属薄膜。

本发明实施例还提供了一种有源矩阵背板的制造方法，包括在衬底基板上制备开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、数据线、栅线、电源线和像素电极的流程，所述开关薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，所述驱动薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其中，同时制备所述第一有源层和第二有源层的流程包括：

形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一有源层和第二有源层的图案；

在形成上述图案后涂覆光刻胶，并通过曝光显影工艺在所述第二有源层的部分区域上方形成接触过孔；

在形成上述图案的光刻胶上形成诱导金属薄膜，进行热处理，以使所述第二有源层在所述接触过孔处诱导金属薄膜的诱导下发生横向金属诱导结晶，从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质；

剥离光刻胶及其上的诱导金属薄膜。

本发明实施例还提供了一种薄膜晶体管，包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，所述第二薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其中：所述第一有源层和第二有源层同层设置；所述第一有源层的材质为非晶硅；所述第二有源层的材质为低温多晶硅。

本发明实施例还提供了一种有源矩阵背板，包括衬底基板，所述衬底基板上形成有开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、存储电容、数据线、栅线、电源线和像素电极的图案，所述开关薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，所述驱动薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其中：所述第一有源层和第二有源层同层设置；所述第一有源层的材质为非晶硅；第二有源层的材质为低温多晶硅。

本发明实施例还提供了一种显示器，包括框架、驱动装置和形成有有机发光二极管的有源矩阵背板，其中：所述有源矩阵背板采用本发明所提供的有源矩阵背板。

本发明提供的薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器，通过横向金属诱导结晶工艺，能够同时且同层制备非晶硅TFT和低温多晶硅TFT的有源层，实现工艺简单，且能够适用于同时需要使用非晶硅TFT和低温多晶硅TFT的情况，发挥各自TFT的性能优点。

附图说明

图1为现有技术中一种像素驱动电路的电路原理图；

图2为本发明实施例一提供的薄膜晶体管的制造方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的薄膜晶体管的制造方法的流程图；

图4为本发明实施例三提供的薄膜晶体管的制造方法的流程图；

图5为本发明实施例四提供的有源矩阵背板的制造的流程图；

图6A为本发明实施例四中有源矩阵背板执行第一次光刻工艺后的局部俯视结构示意图；

图6B为图6A中的A-A向结构示意图；

图6C为图6A中的B-B向结构示意图；

图7A为本发明实施例四中有源矩阵背板执行第二次光刻工艺后的局部俯视结构示意图；

图7B为图7A中的A-A向结构示意图；

图7C为图7A中的B-B向结构示意图；

图8为本发明实施例四中有源矩阵背板经过热处理后的结构示意图；

图9A为本发明实施例四中有源矩阵背板执行第四次光刻工艺后的局部俯视结构示意图；

图9B为图9A中的A-A向结构示意图；

图9C为图9A中的B-B向结构示意图；

图10A为本发明实施例四中有源矩阵背板执行第六次光刻工艺后的局部俯视结构示意图；

图10B为图10A中的A-A向结构示意图；

图10C为图10A中的B-B向结构示意图；

图11为本发明实施例五提供的有源矩阵背板的制造方法的流程图；

图12A为本发明实施例五中有源矩阵背板执行第一次光刻工艺后的局部俯视结构示意图；

图12B为图12A中的A-A向结构示意图；

图12C为图12A中的B-B向结构示意图；

图13为本发明实施例五中有源矩阵背板经过热处理后的结构示意图；

图14A为本发明实施例五中有源矩阵背板执行第二次光刻工艺后的局部俯视结构示意图；

图14B为图14A中的A-A向结构示意图；

图14C为图14A中的B-B向结构示意图；

图15A为本发明实施例五中有源矩阵背板执行第四次光刻工艺后的局部俯视结构示意图；

图15B为图15A中的A-A向结构示意图；

图15C为图15A中的B-B向结构示意图；

图16A为本发明实施例五中有源矩阵背板执行第六次光刻工艺后的局部俯视结构示意图；

图16B为图16A中的A-A向结构示意图；

图16C为图16A中的B-B向结构示意图；

图17为本发明实施例七提供的有源矩阵背板的电路原理示意图。

附图标记：

1-衬底基板；      2-栅线；         3-光刻胶；

4-栅绝缘层；      5-数据线；       6-接触过孔；

61-源极接触区；   62-漏极接触区；  7-电源线；

8-诱导金属薄膜；  9-钝化层；       10-选择信号线；

11-像素电极；     12-电源线；      13-栅极过孔；

14-电源过孔；     15平坦化层；     16-像素过孔；

17-缓冲层；       18-源极过孔；    19-漏极过孔；

30-开关TFT；      31-第一栅电极；  32-第一有源层；

33-第一源电极；   34-第一漏电极；  40-驱动TFT；

41-第二栅电极；   42-第二有源层；  43-第二源电极；

44-第二漏电极；   50-充电TFT；     60-存储电容；

70-隔断TFT；      80-OLED。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的薄膜晶体管的制造方法的流程图，该制造方法包括制备第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程，其中，第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管可以理解为两类薄膜晶体管，每种薄膜晶体管的数量可以为一个或多个。第一薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，第二薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其结构可以是顶栅形式，也可以是底栅形式。在该制造方法中，同时制备第一有源层和第二有源层的流程具体包括如下步骤：

步骤210、形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一有源层和第二有源层的图案；

步骤220、在形成上述图案后涂覆光刻胶，并通过曝光显影工艺在第二有源层的部分区域上方形成接触过孔；

上述步骤220中，通过曝光显影工艺在第二有源层的部分区域上方形成接触过孔优选是：在第二有源层的源极接触区和漏极接触区上方分别形成接触过孔。所谓源极接触区是有源层与源电极接触的区域，所谓漏极接触区是有源层与漏电极接触的区域。

为了形成包括低温多晶硅区域的第二有源层，需使用一种金属诱导结晶工艺对第二有源层进行诱导结晶退火处理。因为诱导金属只淀积在第二有源层的部分区域，而不沉积在其他区域，为避免产生金属污染，需要在金属淀积之前形成一层光刻胶图案，对其他区域进行保护。大部分区域都被光刻胶所覆盖，只在第二有源层的部分区域，例如源极接触区和漏极接触区形成光刻胶过孔。在形成接触过孔时，优选是避免在第二有源层形成沟道的中间区域处形成接触过孔，以避免影响源漏电极间的沟道性能。

步骤230、在形成上述图案的光刻胶上形成诱导金属薄膜，进行热处理，以使第二有源层在接触过孔处诱导金属薄膜的诱导下发生横向金属诱导结晶，从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质，则第二有源层的材质发生变化，而第一有源层的材质在光刻胶的保护下不会发生金属诱导，而能够保持原非晶硅材质；

步骤240、剥离光刻胶及其上的诱导金属薄膜，即形成了两种不同材质的第一有源层和第二有源层。

本实施例薄膜晶体管的制造方法中，制备栅电极、源电极和漏电极的流程可以采用多种方式制备，在此并不限定。

在本实施例步骤230中完成了诱导金属薄膜的形成以及金属诱导结晶的过程，具体操作如下：

可使用射频溅射、蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积、原子层气相沉积或亚原子层气相沉积的方法在光刻胶上实现诱导金属薄膜的沉积。

所沉积的诱导金属薄膜厚度可以在1纳米～20纳米之间，诱导金属薄膜的厚度也可以自由选择，使得第二有源层的非晶硅薄膜在一定温度和时间内产生金属诱导结晶即可。考虑设备使用成本和工艺效率，前述诱导金属薄膜厚度是首选范围。

诱导金属薄膜的材料可以是钛、银、金、铝、锡、锑、铜、钴、铬、钼、铂或镍等。因为金属镍可以和硅原子形成金属硅化物，具有最接近硅晶体晶格常数的晶体结构，所以优选采用镍制备诱导金属薄膜。

最优的实现方案是使用亚原子层气相沉积工艺淀积一层厚度为2纳米的镍金属薄膜。该方案可以最大程度降低金属诱导工艺所造成的晶格变形和薄膜应力及应变。亚原子层气相沉积工艺是一种化学气相沉积方法，使用包含金属原子的气体先驱物在高温下分解，控制气体先驱物通入化学气相沉积腔室的流量和时间，每次淀积在光刻胶上形成一层亚原子层的镍金属薄膜；适量的，约2纳米的亚原子层的镍金属薄膜有利于降低金属污染引起的反向漏电流，也足以形成金属硅化物诱导非晶硅结晶。淀积在其它区域的镍金属薄膜直接形成于光刻胶之上，使用有机溶剂如丙酮等除去光刻胶的同时，能够去除不需要的镍金属薄膜。

进行热处理的方法可以有快速退火(RTA)和准分子激光结晶等。快速退火方法使用一种加热灯如卤素灯或氙弧灯，在几秒或几分钟内加热基板至800℃；准分子激光结晶方法使用准分子激光，在短时间内加热激光照射部分至很高的温度。本发明实施例中首选的热处理方法是使用传统的退火炉，在较低温度下，如300℃～600℃之间，通过金属诱导的方式使得非晶硅薄膜结晶形成多晶硅薄膜。

与没有金属诱导的传统固相晶化比较，金属诱导结晶具有较低的晶化温度和较大的晶粒，多晶硅晶粒的缺陷也比固相晶化少许多。最佳方法是镍金属诱导晶化，当一层镍金属薄膜淀积在非晶硅表面并退火，镍硅化物就形成，析出的镍金属硅化物作为诱导多晶硅的媒介。因为镍硅化物的自由能较非晶硅低，镍离子在非晶硅薄膜中的扩散系数较高，所以通过镍离子在非晶硅的扩散反应成为硅化物持续扩张再结晶。一般在325℃～400℃温度范围内，镍金属硅化物(NiSi₂)容易形成并生长，NiSi₂是立方晶格与硅晶格类似，并且其晶格常数只相差0.4％，因此非常适合作为非晶硅结晶的籽晶。镍的自由能低于a-Si的界面，形成一驱动力将镍扩散到非晶硅薄膜并形成硅化物，当这层硅化物不断往非晶硅薄膜内成长，留下结晶硅。本发明实施例的金属诱导结晶是在300℃～600℃的退火炉中进行热处理0.1～10小时，最佳结晶方法是在350℃的氮气气氛退火炉热处理2小时；一般而言，镍金属诱导结晶的横向生长速率大约是每小时1.5微米，有镍金属覆盖的第二有源层的源漏电极接触区的非晶硅薄膜发生结晶，形成多晶硅薄膜；没有镍金属覆盖的第二有源层其他部分的非晶硅薄膜，通过NiSi₂晶格的横向扩散生长也会发生结晶，形成多晶硅薄膜。因此覆盖第二有源层源漏电极接触区的镍金属薄膜，最终晶化整个第二有源层，形成多晶硅薄膜晶体管的沟道。由于非晶硅固相晶化工艺是在没有催化剂等媒介物质情况下进行热处理，其工艺温度和时间都需要提高和增加，一般需要600℃以上的温度和10～20小时的时间；对于没有镍金属薄膜沉积的第一有源层，在第二有源层进行金属诱导晶化的同时，相当于进行了固相晶化，但是由于工艺温度和时间的限制，并没有形成多晶硅薄膜，仍然保持非晶硅薄膜。

采用本实施例的技术方案，可以同时制备非晶硅薄膜和多晶硅薄膜作为有源层的两种薄膜晶体管，简化了制备工艺，降低了生产成本，其优势在需要同时采用低温多晶硅薄膜晶体管和非晶硅薄膜晶体管的情况下尤为显著，能够分别发挥两种薄膜晶体管各自的性能优势。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的薄膜晶体管的制造方法的流程图，本实施例可以实施例一为基础，具体为一种制备底栅形式薄膜晶体管的方法，则制备第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程具体包括如下步骤：

步骤310、在衬底基板上形成栅金属薄膜，并通过构图工艺形成包括第一栅电极和第二栅电极的图案；

步骤320、在形成上述结构的衬底基板上形成栅绝缘层，并在栅绝缘层上执行实施例一中提供的同时制备第一有源层和第二有源层的流程；

步骤330、在形成上述图案的衬底基板上，通过构图工艺在栅绝缘层中形成栅极过孔，栅极过孔的位置对应于第二栅电极；

步骤340、在形成上述图案的衬底基板上形成源漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极的图案，第一漏电极通过栅极过孔与第二栅电极连接。

上述技术方案提供了制备底栅式薄膜晶体管的方法，并且，第一薄膜晶体管的第一漏电极通过栅极过孔与第二栅电极相连，则能够通过非晶硅的第一薄膜晶体管源漏电极之间的通断电压来驱动低温非晶硅的第二薄膜晶体管。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的薄膜晶体管的制造方法的流程图，本实施例可以实施例一为基础，具体为一种制备顶栅形式薄膜晶体管的方法，则制备第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程具体包括如下步骤：

步骤410、在衬底基板上执行实施例一所提供的同时制备第一有源层和第二有源层的流程；

步骤420、在形成上述图案的衬底基板上形成栅绝缘层；

步骤430、在栅绝缘层上形成栅金属薄膜，并通过构图工艺形成包括第一栅电极和第二栅电极的图案；

步骤440、在形成上述图案的衬底基板上形成钝化层，并通过构图工艺形成包括源极过孔、漏极过孔和栅极过孔的图案，其中，源极过孔为多个，分别对应于第一源电极和第二源电极设置，具体是设置在第一有源层和第二有源层各自源极接触区的位置，类似地，漏极过孔也为多个，分别对应于第一漏电极和第二漏电极设置，具体是设置在第一有源层和第二有源层各自漏极接触区的位置，栅极过孔对应于第二栅电极设置；

步骤450、在钝化层上形成源漏金属薄膜，并通过构图工艺形成包括第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极的图案，第一源电极和第二源电极分别通过源极过孔与第一有源层和第二有源层连接，第一漏电极和第二漏电极分别通过漏极过孔与第一有源层和第二有源层连接，第一漏电极通过栅极过孔与第二栅电极连接。

上述技术方案提供了制备顶栅式薄膜晶体管的方法，并且，第一薄膜晶体管的第一漏电极通过栅极过孔与第二栅电极相连，则能够通过非晶硅的第一薄膜晶体管源漏电极之间的通断电压来驱动低温多晶硅的第二薄膜晶体管。

在本实施例上述技术方案的基础上，在执行同时制备第一有源层和第二有源层的流程之前，优选是还制备缓冲层。缓冲层可以避免衬底基板中的杂质对有源层薄膜的污染，特别是避免通常作为衬底基板的玻璃中的杂质污染有源层薄膜。

本发明实施例还提供了一种有源矩阵背板的制造方法，包括在衬底基板上制备开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、数据线、栅线、电源线和像素电极的流程，开关薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，驱动薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其中，同时制备第一有源层和第二有源层的流程包括：

形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一有源层和第二有源层的图案；

在形成上述图案后涂覆光刻胶，并通过曝光显影工艺在第二有源层源极的部分区域上方形成接触过孔，优选是通过曝光显影工艺在第二有源层的源极接触区和漏极接触区上方形成接触过孔；

在形成上述图案的光刻胶上形成诱导金属薄膜，进行热处理，以使第二有源层在接触过孔处诱导金属薄膜的诱导下发生横向金属诱导结晶，从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质；

剥离光刻胶及其上的诱导金属薄膜。

本发明的有源矩阵背板中制备开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管的流程可类似的采用本发明实施例所提供的薄膜晶体管的制造方法，将开关薄膜晶体管视为第一薄膜晶体管，将驱动薄膜晶体管视为第二薄膜晶体管。上述技术方案可实现同时制造两种材质的薄膜晶体管，分别发挥两种薄膜晶体管各自的优势。

非晶硅TFT由于其有源层是非晶硅薄膜，即使在制作工艺过程中使得非晶硅薄膜包含了一定含量的氢原子，用来中和非晶硅薄膜的缺陷如悬挂键等，但是非晶硅薄膜材料中还是具有相当高的缺陷密度。在长时间的电压驱动工作下，非晶硅TFT的缺陷容易捕获有源层传输的电子载流子，形成带电荷的缺陷，从而引起能带平移和阈值电压的漂移。所以非晶硅TFT不适合于直接驱动OLED，因为OLED需要长时间的驱动电流保持发光状态。而低温多晶硅TFT具有一定程度的结晶度，材料内部缺陷相对于非晶硅薄膜大大减少，试验表明低温多晶硅TFT在长时间驱动电流通过后，阈值电压的漂移非常小，以致忽略不计。所以本发明的驱动TFT使用低温多晶硅TFT，可以保持TFT阈值电压的稳定，以及不随时间变化的稳定的驱动电流。

采用上述制造工艺的有源矩阵背板制备过程有多种，下面详细介绍几种优选的实施方式。

实施例四

图5为本发明实施例四提供的有源矩阵背板的制造方法的流程图，本实施例以制备底栅结构的薄膜晶体管为例进行说明，在衬底基板上制备开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、数据线、栅线、电源线和像素电极的流程具体包括：

步骤501、在衬底基板1上形成栅金属薄膜，并通过构图工艺形成包括栅线2、电源线7、第一栅电极31和第二栅电极41的图案，此为第一次光刻工艺，所形成图案如图6A、图6B和图6C所示；

优选是在形成栅金属薄膜之前，进一步在衬底基板上形成一缓冲层，可以是氧化硅或氮化硅，或者二者的结合，一般缓冲层的厚度在50纳米～500纳米之间，其作用是防止玻璃基板的杂质扩散。

上述步骤501中，栅金属薄膜的材料可以为钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属，其厚度优选在100纳米～500纳米之间，最佳厚度是300纳米。本实施例中，优选是采用磁控溅射工艺形成钼和纯铝的两层金属薄膜，其中钼金属薄膜的最佳厚度是50纳米，纯铝金属薄膜的最佳厚度是200纳米。形成图案的刻蚀工艺可以是使用腐蚀剂和腐蚀液的湿法刻蚀，也可以是使用腐蚀气体的等离子体或者反应气体离子的干法腐蚀，本实施例的最佳刻蚀方法是使用腐蚀液的湿法腐蚀，腐蚀液首选硝酸、磷酸和醋酸的混合腐蚀液。

步骤502、在形成上述图案的衬底基板1上形成栅绝缘层4；

栅绝缘层的材料可以为氧化硅、或氮化硅、或氧化硅和氮化硅的组合，厚度在50纳米～500纳米之间。一种优选方案是利用化学汽相沉积的方法连续依次淀积100纳米～400纳米的氮化硅薄膜和50纳米～100纳米的氧化硅薄膜。最佳栅绝缘层是包括250纳米的氮化硅薄膜和50纳米的氧化硅薄膜。

而后在栅绝缘层上执行上述同时制备第一有源层和第二有源层的流程，即执行如下步骤：

步骤503、在栅绝缘层4上形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一有源层32和第二有源层42的图案，此为第二次光刻工艺，所形成图案如图7A、图7B和图7C所示；

上述步骤502和步骤503具体可以在衬底基板上以化学气相沉积工艺连续沉积的方式生长氮化硅和非晶硅层，分别作为栅绝缘层和非晶硅有源层薄膜。

化学气相沉积工艺可以是等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积、高密度等离子体化学气相沉积、或微波电子回旋共振化学气相沉积等。首选方案是等离子体增强化学气相沉积。制备栅绝缘层的氮化硅薄膜和氧化硅薄膜以及制备有源层的非晶硅薄膜可以使用同一工艺方法在同一设备内完成沉积，也可以使用不同工艺方法在不同设备完成沉积。本实施例的最佳方法是使用等离子体增强化学气相沉积在同一设备连续沉积氮化硅薄膜、氧化硅薄膜和非晶硅薄膜。非晶硅薄膜厚度在50纳米～500纳米，或100纳米～500纳米之间，最佳非晶硅薄膜厚度是100纳米或250纳米。可以使用第二个掩模板通过光刻方法形成第一有源层和第二有源层的图案，具体可以使用湿法腐蚀或者干法腐蚀工艺刻蚀。本实施例的最佳方法是使用腐蚀气体的等离子体或者反应气体离子的干法腐蚀，腐蚀气体包括四氟化碳、或六氟化硫、或氯气、以及氢气或氦气、或前述几种气体的混合气体。

步骤504、在形成上述图案后涂覆光刻胶3，并通过曝光显影工艺在第二有源层42部分区域，优选是在源极接触区61和漏极接触区62的上方形成接触过孔6；

上述步骤504是定义光刻胶的图案，保留的光刻胶能够覆盖开关TFT的有源层和沟道区域以及驱动TFT沟道的中央区域。

步骤505、在形成上述图案的光刻胶3上形成诱导金属薄膜8，进行热处理，以使接触诱导金属薄膜8的第二有源层42的源极接触区61和漏极接触区62，在金属诱导下从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质，如图8所示；

上述步骤505可以采用溅射或者原子层沉积的方式，在光刻胶上沉积诱导金属薄膜，配以高温环境下的去氢工艺，通过高温退火处理使得能够与诱导金属薄膜接触的非晶硅薄膜结晶成为多晶硅薄膜。

步骤506、剥离光刻胶3及其上的诱导金属薄膜8；

步骤507、在形成上述图案的衬底基板1上，通过构图工艺在栅绝缘层4中形成栅极过孔13和电源过孔14，其中，栅极过孔13对应于第二栅电极41的位置设置，电源过孔14对应于电源线7的位置设置，此为第三次光刻工艺，过孔的直径大小优选在5微米～20微米之间，最佳过孔大小是10微米；

上述栅极过孔和电源过孔可使用第三个掩模板进行湿法腐蚀或干法腐蚀来形成。本实施例的最佳方法是使用腐蚀气体的等离子体或者反应气体离子的干法腐蚀，腐蚀气体包括四氟化碳、或六氟化硫、或氯气、以及氢气或氦气、或前述几种气体的混合气体。因为使用沉积掺杂的非晶硅薄膜作为非晶硅TFT的源极接触区和漏极接触区，以及金属诱导晶化时所掺入的金属掺杂多晶硅薄膜作为多晶硅TFT的源极接触区和漏极接触区，所以不需要额外的光刻工艺进行源极接触区和漏极接触区的掺杂。所谓非晶硅薄膜的沉积掺杂，是在通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法形成非晶硅薄膜时，除在PECVD设备中通入硅烷外，还可通入磷烷、硼烷等气体，以实现沉积掺杂。

步骤508、在形成上述图案的衬底基板1上形成源漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括数据线5、第一源电极33、第一漏电极34、第二源电极43和第二漏电极44的图案，第一漏电极34通过栅极过孔13与第二栅电极41连接，第二源电极43通过电源过孔14与电源线7连接，此为第四次光刻工艺，所形成图案如图9A、图9B和图9C所示；

上述步骤508中的源漏金属薄膜，可以使用射频溅射、蒸镀、磁控溅射、或化学气相沉积的方法来形成，源漏金属薄膜材料可以是钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、铜等金属；其厚度可以在100纳米～500纳米之间。本实施例的最佳方法是磁控溅射工艺形成钼金属薄膜，最佳厚度是250纳米。开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管的沟道即对应栅电极与有源层重叠的区域，优选是开关薄膜晶体管沟道的长度在4微米～8微米之间，宽度在20微米～30微米之间，第一有源层重叠在第一栅电极上区域的长度和宽度即对应于沟道的长度和宽度，长度是沿着源电极和漏电极相互对置的方向。长度最佳是5微米，宽度最佳是25微米。驱动薄膜晶体管的沟道长度优选在2微米～8微米之间，宽度优选在5微米～15微米之间，第二有源层重叠于第二栅电极上区域的长度和宽度就对应于沟道的长度和宽度，长度最佳是5微米，宽度最佳是10微米。对源漏金属薄膜的刻蚀工艺可以是使用腐蚀剂和腐蚀液的湿法刻蚀，也可以是使用腐蚀气体的等离子体或者反应气体离子的干法腐蚀，本实施例的最佳刻蚀方法是使用腐蚀液的湿法腐蚀，腐蚀液首选硝酸、磷酸和醋酸的混合腐蚀液。

步骤509、在形成上述图案的衬底基板1上形成平坦化层15，并通过构图工艺在平坦化层15中形成像素过孔16的图案，此为第五次光刻工艺；

上述步骤509中可以利用化学汽相沉积方法形成平坦化层。化学气相沉积工艺可以是等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、大气压化学气相沉积、高密度等离子体化学气相沉积、微波电子回旋共振化学气相沉积；本实施例的最佳方法是使用等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜。采用氧化硅/氮化硅双层薄膜或氮化硅薄膜作为层间绝缘层，也就是平坦化层，或者也可以是有机薄膜材料如聚四氟乙烯等，其厚度在200纳米～500纳米之间，或200纳米～1000纳米之间，最佳平坦化层是400纳米的氮化硅薄膜。平坦化层的制备工艺与栅绝缘层的制备工艺类似。使用第五个掩模板通过光刻方法形成平坦化层中的像素过孔，使用湿法腐蚀或者干法腐蚀工艺刻蚀。本实施例的最佳方法是使用腐蚀气体的等离子体或者反应气体离子的干法腐蚀，腐蚀气体包括四氟化碳、或六氟化硫、或氯气、以及氢气或氦气、或前述几种气体的混合气体。

步骤510、在形成上述图案的衬底基板1上形成像素电极薄膜，并通过构图工艺形成包括像素电极11的图案，像素电极11通过像素过孔16与第二漏电极44相连，并且，像素电极11的图案与第二栅电极41的图案部分重叠，以形成存储电容60，此为第六次光刻工艺，所形成图案如图10A、图10B和图10C所示。

在上述步骤510中，可使用射频溅射、蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积的方法形成像素电极薄膜。像素电极薄膜可采用氧化铟锡(ITO)、或氧化铟锌(IZO)、或氧化铟镓锌、或氧化锌等氧化物薄膜等透明导电材料，其厚度优选在10纳米～100纳米之间，或10纳米～500纳米之间，最佳像素电极是20纳米厚的氧化铟锡薄膜。由于氧化铟锡薄膜或氧化锌锡薄膜必须有高透光度与低阻值，因此优选采用多晶态氧化铟锡薄膜或氧化锌锡薄膜。本实施例的最佳方法是磁控溅射工艺形成氧化铟锡薄膜，最佳厚度是50纳米。使用第六个掩模板通过光刻和刻蚀的方法形成像素电极；刻蚀的工艺可以是使用腐蚀剂和腐蚀液的湿法刻蚀，也可以是使用腐蚀气体的等离子体或者反应气体离子的干法腐蚀，本实施例的最佳刻蚀方法是使用腐蚀液的湿法腐蚀，腐蚀液首选硝酸、磷酸和醋酸的混合腐蚀液。

上述技术方案主要给出了有源矩阵背板上制备像素驱动电路的技术方案，有源矩阵背板上还可继续制备空穴发射层、空穴传输层、电子传输层、电子发射层和OLED阴极等常规OLED的结构，在此不再赘述。

本实施例中像素驱动电路和周边电路采用高开口率的上部像素电极结构，后续工艺可采用传统的非晶硅TFT阵列基板制备工艺。

本实施例的技术方案将两种材质薄膜晶体管的制造方法应用于OLED的有源矩阵背板制备过程中，第一栅电极、第一源电极、第一漏电极和非晶硅材质的第一有源层构成开关薄膜晶体管，第二栅电极、第二源电极、第二漏电极和低温多晶硅材质的第二有源层构成驱动薄膜晶体管，且具体是制备底栅式薄膜晶体管的有源矩阵背板。

实施例五

图11为本发明实施例五提供的有源矩阵背板的制造方法的流程图，本实施例具体以制备顶栅结构薄膜晶体管为例进行说明，在衬底基板上制备开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、数据线、栅线、电源线和像素电极的流程具体包括如下步骤：

首先在衬底基板上执行同时制备第一有源层和第二有源层的流程，即执行：

步骤111、在衬底基板1上形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一有源层32和第二有源层42的图案，本实施例中优选的是先在衬底基板1上形成一缓冲层17，在缓冲层17上制备第一有源层32和第二有源层42，此为第一次光刻工艺，所形成的图案如图12A、图12B和图12C所示；

缓冲层可以避免衬底基板对有源层材质的污染，例如阻挡玻璃基板所含的杂质扩散进入有源层之中，从而影响器件的阈值电压，此处缓冲层可为氮化硅或氮化硅/氧化硅双层结构。非晶硅薄膜可以通过高温去氢烘烤工艺防止在激光结晶中遭遇氢爆现象。

步骤112、在形成上述图案后涂覆光刻胶3，并通过曝光显影工艺在第二有源层42的部分区域，例如源极接触区61和漏极接触区62的上方形成接触过孔6；

上述步骤112中，光刻胶覆盖开关TFT的第一有源层，以及驱动TFT沟道的中央区域。

步骤113、在形成上述图案的光刻胶3上形成诱导金属薄膜8，进行热处理，以使接触诱导金属薄膜8的第二有源层42的源极接触区61和漏极接触区62，在金属诱导下从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质，如图13所示；

上述步骤113中具体可以用溅射或原子层沉积的方式在光刻胶上沉积诱导金属薄膜，通过高温退火处理使得部分非晶硅薄膜结晶成为多晶硅薄膜。因为使用沉积掺杂的非晶硅薄膜作为非晶硅TFT的源极接触区和漏极接触区，以及金属诱导晶化时所掺入的金属掺杂多晶硅薄膜作为多晶硅TFT的源极接触区和漏极接触区，所以不需要额外的光刻工艺进行源极接触区和漏极接触区的掺杂。

步骤114、剥离光刻胶3及其上的诱导金属薄膜8；

步骤115、在形成上述图案的衬底基板1上形成栅绝缘层4；

上述步骤115中，可先利用清洗工艺将栅绝缘层和低温多晶硅的界面态降至最低，因为太多的界面态会降低器件的稳定性。

步骤116、在栅绝缘层4上形成栅金属薄膜，并通过构图工艺形成包括栅线2、电源线7、第一栅电极31和第二栅电极41的图案，此为第二次光刻工艺，所形成图案如图14A、图14B和图14C所示；

步骤117、在形成上述图案的衬底基板1上形成钝化层9，并通过构图工艺形成包括电源过孔14、源极过孔18、漏极过孔19和栅极过孔13的图案，其中，电源过孔14对应于电源线7设置，源极过孔18对应于第一有源层32和第二有源层42各自的源极接触区设置，漏极过孔19对应于第一有源层32和第二有源层42各自的漏极接触区设置，栅极过孔13对应于第二栅电极41设置，此为第三次光刻工艺；

本步骤中，钝化层为一层间绝缘层，其厚度在100纳米～500纳米之间，材料可以是氧化硅、或氮化硅、或者二者的组合；最佳的层间绝缘层是400纳米的氮化硅薄膜。

步骤118、在钝化层9上形成源漏金属薄膜，并通过构图工艺形成包括数据线5、第一源电极33、第一漏电极34、第二源电极43和第二漏电极44的图案，第一源电极33和第二源电极43分别通过源极过孔18与第一有源层32和第二有源层42连接，第一漏电极34和第二漏电极44分别通过漏极过孔19与第一有源层32和第二有源层42连接，第一漏电极34通过栅极过孔13与第二栅电极41连接，第二源电极43与电源线7连接，此为第四次光刻工艺，所形成图案如图15A、图15B和图15C所示；

步骤119、在形成上述图案的衬底基板1上形成平坦化层15，并通过构图工艺形成包括像素过孔16的图案，其中，像素过孔16对应于第二漏电极44的位置设置，此为第五次光刻工艺；

上述步骤117中的钝化层和步骤119中的平坦化层均可以采用氧化硅/氮化硅双层薄膜或氮化硅薄膜作为层间绝缘层。

步骤1110、在形成上述图案的衬底基板1上形成像素电极薄膜，并通过构图工艺形成包括像素电极11的图案，像素电极11通过像素过孔16与第二漏电极44相连，且像素电极11的图案与第二栅电极41的图案部分重叠，以形成存储电容60，此为第六次光刻工艺，所形成图案如图16A、图16B和图16C所示。

本实施例中各层结构的材料和厚度与实施例四中一致，在此不再赘述。各薄膜可采用射频溅射、蒸镀、磁控溅射、或化学气相沉积的方法形成。

本实施例的技术方案将两种材质薄膜晶体管的制造方法应用于OLED的有源矩阵背板制备过程中，且与实施例四的区别在于具体是制备顶栅式薄膜晶管的有源矩阵背板。

实施例六

本发明实施例六提供了一种薄膜晶体管，包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，第一薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，第二薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其中：第一有源层和第二有源层同层设置；第一有源层的材质为非晶硅；第二有源层的材质为低温多晶硅。

本发明实施例所提供的薄膜晶体管具体可以采用本发明实施例所提供的薄膜晶体管的制造方法来制备，能够同时制备形成两种不同材质的薄膜晶体管，工艺简单、成本低，并且形成的两种不同材质的薄膜晶体管能够发挥各自的性能优势，改善产品的性能。非晶硅TFT具有较小的反向漏电流；OLED在驱动显示的时候，可以保持存储电容和驱动TFT的有效工作电压，而不发生因为开关TFT漏电引起的灰度变化。低温多晶硅TFT作为驱动TFT，相比较于非晶硅TFT的像素驱动电路，具有阈值电压稳定的特性，不随负载或长时间电流驱动而发生漂移；因此两个TFT和一个存储电容就适用于驱动OLED，而不需要额外的补偿电路。

本实施例中作为驱动TFT的低温多晶硅TFT，可以由金属诱导结晶工艺在较低温度退火时形成低温多晶硅薄膜；相对于激光退火结晶形成的低温多晶硅薄膜，具有更好的多晶硅晶粒均匀性，以及更好的阈值电压和迁移率的均匀性；因此本实施例驱动OLED的像素驱动电路，不需要额外的TFT补偿阈值电压和迁移率的不均匀性。

实施例七

本发明实施例七提供了一种有源矩阵背板，可参见图10A、图10B和图10C，或者图16A、图16B和图16C的结构。该有源矩阵背板具体包括衬底基板1，衬底基板1上形成有开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、存储电容60、数据线5、栅线2、电源线7和像素电极11的图案，开关薄膜晶体管包括第一栅电极31、第一有源层32、第一漏电极34和第一源电极33，驱动薄膜晶体管包括第二栅电极41、第二有源层42、第二漏电极44和第二源电极43。其中，第一有源层32和第二有源层42同层设置；第一有源层32的材质为非晶硅；第二有源层42的材质为低温多晶硅。

上述结构具体为有源矩阵背板上的像素驱动电路，本领域技术人员可以理解，在上述导电图案之间需要以绝缘层保持绝缘，例如栅绝缘层4、钝化层9和平坦化层15等。有源矩阵背板上还包括其他所需的结构，例如除像素电极11之外，在像素电极11之上还可以包括构成OLED的空穴发射层、空穴传输层、电子传输层、电子发射层和OLED阴极等结构，OLED阴极和像素电极11可以作为驱动OLED的两个电极。

本实施例提供了一种有源矩阵背板的优选结构，具体为2T1C结构，如图17所示，即两个TFT和一个存储电容60，两个TFT分别是开关TFT和驱动TFT，且开关TFT为非晶硅TFT，驱动TFT为低温多晶硅TFT。则该有源矩阵背板的结构具体为：数据线5和栅线2的数量为多条，横纵交叉地围设形成矩阵形式排列的多个像素单元，电源线7也为多条，分别形成在各像素单元中，具体可以是与栅线2平行且同层设置。在每个像素单元中：开关TFT 30的数量为一个，开关TFT30的第一栅电极31与栅线2相连，第一源电极33与数据线5相连，第一漏电极34与驱动TFT 40的第二栅电极41相连，且第一漏电极34与存储电容60的一端相连；驱动TFT 40的数量为一个，第二源电极43与电源线7相连，第二漏电极44与像素电极11相连；像素电极11的图案与第二栅电极41的图案部分重叠，形成存储电容60。开关TFT 30用于在栅线2输入高电平进行主动选址显示时，打开开关TFT 30，将数据线5输入的数据信号电压为存储电容60充电，以至能够为驱动TFT 40的第二栅电极41提供与所需驱动电流相对应的电压。像素电极11作为OLED 80的一个电极，驱动TFT 40在存储电容60提供电压的控制下，从电源线7为像素电极11提供适当的驱动电流，以驱动OLED 80发光。存储电容60由像素电极11和驱动TFT 40的第二栅电极41重叠形成，连接驱动TFT 40的第二栅电极41和第二源电极43，用于保存驱动TFT 40的驱动电压，从而使驱动TFT40能够向OLED 80器件提供稳定的驱动电流。

上述开关TFT和驱动TFT可以为顶栅结构也可以为底栅结构，底栅结构具体可参见图10A、图10B和图10C，顶栅结构可参见图16A、图16B和图16C的结构。优选是在第一有源层32和第二有源层42的下方还形成有缓冲层17，从而避免衬底基板1中杂质对有源层的污染。

本发明实施例所提供的有源矩阵背板具体可采用本发明实施例所提供的有源矩阵背板的制造方法来制备，且优选的是制备2T1C结构的像素驱动电路。所谓2T1C，即每个驱动OLED 80的像素驱动电路中包括两个TFT和一个电容(C)，不需要使用除栅线、数据线、电源线和接地极以外的其他信号控制线。所谓接地极，与OLED的阴极相连，接地极的连接线通常设置在有源矩阵背板的非像素区域中。

图17所示的像素驱动电路，使用数据线5的数据电压信号，通过两个场效应晶体管的像素驱动电路，在存储电容60建立驱动TFT 40的精确的栅源电压，从而实现精确控制流过OLED 80的电流。该像素驱动电路的特征在于使用不同半导体材料和工艺制作开关TFT 30和驱动TFT 40，既包含了非晶硅TFT，也包含多晶硅TFT；使得像素驱动电路在驱动工作中产生的阈值电压漂移、或者阈值电压和迁移率的不均匀性、或者反向漏电流的影响降至最低。该像素驱动电路包括一个开关TFT 30、一个驱动TFT 40和一个存储电容60，是最简单的2T1C结构。电源线7提供Vdd电压信号、OLED 80和接地极提供Vss电压信号。提供OLED 80显示所需驱动电流的驱动TFT 40的第二栅电极41和存储电容60一端连接，驱动TFT 40的第二源电极43和存储电容60另一端连接。具体工作过程为：当栅线2提供一个高电平，打开了开关TFT 30，数据线5的数据电压信号通过开关TFT 30传递到驱动TFT 40的第一栅电极41，并给存储电容60充电；使得驱动TFT 40的第一栅电极41相对于第一源电极43的电压Vgs升高。此时电源线7提供低电平的Vdd电压信号，使得有OLED 80处于截止状态，保证驱动TFT 40没有驱动电流通过。存储电容60充电直到驱动TFT 40的Vgs达到一定值，使得驱动TFT 40工作于电流饱和区，并且在此电压下驱动TFT 40正好提供所需要的驱动电流，使得OLED 80发射出所想要的亮度。然后栅线2提供低电平截止开关TFT 30，电源线7提供高电平的Vdd电压信号，导通OLED 80使其发光显示。

本发明实施例还提供了一种显示器，包括框架、驱动装置和形成有有机发光二极管的有源矩阵背板，该有源矩阵背板采用本发明任意实施例所提供的有源矩阵背板。

本发明所提供的有源矩阵背板和显示器结构，具有诸多优点：

第一、采用金属横向诱导的方法制备低温多晶硅TFT的有源层。

传统的准分子激光退火结晶技术的一个缺点是，制备的低温多晶硅薄膜的性能强烈地依赖于激光脉冲能量密度的均匀性，其能量窗口决定了低温多晶硅薄膜的微结构和制备的TFT性能，较窄的工艺窗口严重影响生产量率。传统的准分子激光退火结晶的另一个缺点是，平均晶粒尺寸和TFT沟道尺寸相对不一致。由于一方面晶粒尺寸分布不均匀；另一方面不能精确控制晶粒间界相对于TFT沟道的位置，所以传统的准分子激光退火结晶方法制备的低温多晶硅TFT性能严重退化，即不均匀。而本发明实施例使用一种金属诱导横向结晶的方法，形成驱动TFT的低温多晶硅薄膜有源层和沟道部分。相对于传统的固相晶化方式，金属诱导横向结晶具有较低的晶化温度、较快的晶化速率与较大的晶粒，多晶硅中的缺陷密度也比固相晶化少三分之一。依照金属材料的选择，金属诱导横向晶化区分为两类，一类为与硅形成共融的晶化方式，如金、铝等金属，利用金属原子减弱硅键的键合力，有效降低成核能量。另一类为与硅形成硅化物的晶化方式，如钯、钛、镍等金属，通过硅化物与硅晶体类似的晶格结构，配合自由能的移动带到降低成核能量。本发明实施例提供的金属诱导横向晶化可以使用上述两种方式的任意一种。由于金属的自由能低于金属硅化物和非晶硅的界面能，形成一驱动力将金属扩散到非晶硅薄膜并形成硅化物，这层硅化物不断往非晶硅薄膜内生长，留下横向生长的结晶硅。通过控制非晶硅厚度、尺寸、金属图样大小以及金属距离沟道的远近，可以在TFT沟道区域获得均匀大小的低温多晶硅晶粒，从而保证不同像素单元中的驱动TFT具有均匀大小的阈值电压和迁移率。金属诱导横向晶化相对于准分子激光晶化，其所形成的低温多晶硅TFT具有更好的均匀性，而不需要特别的像素补偿电路校正阈值电压和迁移率。本发明像素驱动电路能够有效控制金属诱导横向晶化的方向，使其与驱动TFT的沟道方向保持一致，以获得高均匀性的低温多晶硅晶粒以及均匀的阈值电压和迁移率。

相对于金属诱导晶化工艺中非晶硅薄膜直接接触大量金属，本发明技术方案中金属诱导横向晶化的另一个优点是减少金属的使用剂量，降低了金属污染的风险，亦可以得到较大的晶粒。一般而言经过金属诱导横向晶化后的沟道会含有一定数量的金属浓度，导致低温多晶硅TFT的漏电流增大一个数量级左右。但是，本发明只使用金属诱导横向晶化制作驱动TFT，而不是开关TFT；对于驱动TFT，长时间工作在饱和电流区，占空比接近100％，所以即使漏电流增加也不会对器件工作造成影响。

第二、能够同时制备形成有源矩阵背板上两种不同材质的TFT，制备工艺简单、成本低。

本发明所提供有源矩阵背板制备方法，只使用六个掩模板和六次光刻工艺，就可以完成制作AMOLED的有源矩阵背板，并且同时适用于顶栅结构和底栅结构的低温多晶硅TFT，工艺流程简单，提高了生产效率，降低了生产成本。在本发明的技术方案中，使用默认的、未掺杂的、金属诱导横向晶化形成低温多晶硅薄膜，作为驱动TFT的有源层和沟道，不需要对低温多晶硅薄膜进行额外的掺杂，亦即不需要离子注入工艺，所以相对于现有技术减少了两道掩模板和两次光刻工艺，非常有利于降低生产成本和提高工艺良率。

第三、采用非晶硅TFT作为开关TFT。

本发明像素驱动电路的开关TFT使用非晶硅TFT，而不是低温多晶硅TFT。因为即使是准分子激光退火形成的低温多晶硅，其TFT也具有较高的漏电流，相对于非晶硅TFT的漏电流上升一个数量级；而对于金属诱导晶化所形成的低温多晶硅，其TFT的漏电流相对于非晶硅TFT，会上升一到两个数量级。由于多晶硅晶粒具有较高的迁移率和1.5eV左右的禁带宽度，使得陷阱辅助隧道击穿和带间隧道击穿的几率增加，以及场效应感应漏电流增加，导致低温多晶硅TFT的漏电流上升。非晶硅TFT的最大优点之一就是关态漏电流非常低，通常小于1pA。这是由于非晶硅薄膜具有相对高的禁带宽度(约1.8eV)，以及禁带中央较低的态密度；因为非晶硅薄膜的费米能级一般在接近禁带中央的位置，而非晶硅薄膜的缺陷态也大多集中在禁带中央，使得其态密度很低。因为开关TFT一般是在十万分之一的占空比时间内，提供一个选址信号和数据信号，以给存储电容充电提供驱动TFT的栅极电压；在驱动TFT长时间工作，提供OLED的驱动电流的时候，开关TFT处于关闭状态，要求开关TFT具有很低的漏电流，以保持存储电容上面的电荷不发生泄漏，使得驱动TFT的栅极电压和驱动电流保持稳定。本发明因为采用了金属诱导横向晶化的方法制作低温多晶硅薄膜的驱动TFT，可以在非晶硅薄膜沉积诱导结晶金属的时候，使用覆盖开关TFT沟道区域和有源层的光刻胶，保护开关TFT的非晶硅薄膜没有金属沉积在上面，从而不发生金属诱导横向结晶。因为金属诱导晶化的工艺温度远远低于固相晶化的工艺温度，即使受保护的非晶硅薄膜经过了一定时间和温度的工艺处理，也不会发生晶化而形成多晶硅。本发明像素驱动电路使用非晶硅TFT作为开关TFT，可以提供足够低的漏电流和足够高的开关比，从而保持存储电容较高的电压保持率，以维持稳定的驱动TFT的栅极电压和稳定的驱动电流。

第四、采用低温多晶硅TFT作为驱动TFT。

由于OLED器件在发光显示的时候，需要提供长时间的驱动电流，而非晶硅TFT在长时间栅极电压的驱动下会发生阈值电压漂移现象，所以本发明的像素驱动电路的驱动TFT使用了没有栅极偏压应力效应的低温多晶硅TFT。低温多晶硅不会由于应力效应产生随时间变化的阈值电压漂移，电气性能稳定，使得驱动TFT能够向OLED器件提供稳定的驱动电流，而不受时间应力效应或者多晶硅薄膜均匀性的影响。

第五、2T1C结构的有源矩阵背板结构简单、可提高像素单元开口率。

本发明所提供的有源矩阵背板中的像素驱动电路，只使用了一个驱动TFT，能够减少TFT的个数和控制信号线的个数，有利于增加像素单元的开口率，可以制作底发射的OLED面板，适合于精确灰度调节的高清晰度显示器，此外，还能够降低OLED器件线路的工作电压，节省显示器的能耗。同时有利于简化像素驱动电路设计和阵列设计以及驱动芯片，提高工艺良率。

第六、本发明的低温多晶硅TFT使用金属诱导结晶工艺形成，相对于快速退火结晶或激光退火结晶工艺，具有更低的工艺温度，例如300℃～600℃之间，低于玻璃的形变温度～600℃；因此有利于防止有源矩阵背板制造过程中玻璃变形产生的损伤。

第七、本发明提供制做上述有源矩阵背板的工艺方法，使用与非晶硅TFT阵列基板制造工艺相兼容的工艺流程、生产设备、制造工艺和原辅材料，最大化降低了新设备或设备升级的投资，有利于制造成本的优化。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种薄膜晶体管的制造方法，包括制备第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程，所述第一薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，所述第二薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其特征在于，同时制备所述第一有源层和第二有源层的流程包括：

形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一有源层和第二有源层的图案；

在形成上述图案后涂覆光刻胶，并通过曝光显影工艺在所述第二有源层的部分区域上方形成接触过孔；

在形成有所述接触过孔的光刻胶上形成诱导金属薄膜，进行热处理，以使所述第二有源层在所述接触过孔处诱导金属薄膜的诱导下发生横向金属诱导结晶，从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质；

剥离光刻胶及其上的诱导金属薄膜。

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，通过曝光显影工艺在所述第二有源层的部分区域上方形成接触过孔包括：

通过曝光显影工艺在所述第二有源层的源极接触区和漏极接触区上方形成接触过孔。

3.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，制备所述第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程包括：

在衬底基板上形成栅金属薄膜，并通过构图工艺形成包括第一栅电极和第二栅电极的图案；

在形成有所述第一栅电极和第二栅电极的衬底基板上形成栅绝缘层，并在所述栅绝缘层上执行所述同时制备所述第一有源层和第二有源层的流程；

在形成有所述第一有源层和第二有源层的衬底基板上，通过构图工艺在所述栅绝缘层中形成栅极过孔；

在形成有所述栅极过孔的衬底基板上形成源漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极的图案，所述第一漏电极通过所述栅极过孔与所述第二栅电极连接。

4.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，制备所述第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程包括：

在衬底基板上执行所述同时制备所述第一有源层和第二有源层的流程；

在形成有所述第一有源层和第二有源层的衬底基板上形成栅绝缘层；

在所述栅绝缘层上形成栅金属薄膜，并通过构图工艺形成包括第一栅电极和第二栅电极的图案；

在形成有所述第一栅电极和第二栅电极的衬底基板上形成钝化层，并通过构图工艺形成包括源极过孔、漏极过孔和栅极过孔的图案；

在所述钝化层上形成源漏金属薄膜，并通过构图工艺形成包括第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极的图案，所述第一源电极和第二源电极分别通过源极过孔与所述第一有源层和第二有源层连接，所述第一漏电极和第二漏电极分别通过漏极过孔与所述第一有源层和第二有源层连接，所述第一漏电极通过所述栅极过孔与所述第二栅电极连接。

5.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，在形成上述图案的光刻胶上形成诱导金属薄膜包括：

在形成上述图案的光刻胶上采用射频溅射、蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积、原子层气相沉积或亚原子层气相沉积的方法形成诱导金属薄膜。

6.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于：所述诱导金属薄膜的厚度为1纳米～20纳米。

7.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于：所述诱导金属薄膜的材质为钛、银、金、铝、锡、锑、铜、钴、铬、钼、铂或镍。

8.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，在形成上述图案的光刻胶上形成诱导金属薄膜包括：在形成上述图案的光刻胶上采用亚原子层气相沉积工艺沉积厚度为2纳米的镍金属薄膜作为诱导金属薄膜。

9.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述进行热处理包括：采用退火炉加热到300oC～600oC，持续2小时以进行热处理。

10.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管的制造方法，其特征在于：所述非晶硅薄膜的厚度在50纳米～500纳米之间。

11.一种有源矩阵背板的制造方法，包括在衬底基板上制备开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、数据线、栅线、电源线和像素电极的流程，所述开关薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，所述驱动薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其特征在于，同时制备所述第一有源层和第二有源层的流程包括：

形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一有源层和第二有源层的图案；

在形成上述图案后涂覆光刻胶，并通过曝光显影工艺在所述第二有源层的部分区域上方形成接触过孔；

在形成有所述接触过孔的光刻胶上形成诱导金属薄膜，进行热处理，以使所述第二有源层在所述接触过孔处诱导金属薄膜的诱导下发生横向金属诱导结晶，从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质；

剥离光刻胶及其上的诱导金属薄膜。

12.根据权利要求11所述的有源矩阵背板的制造方法，其特征在于，通过曝光显影工艺在所述第二有源层的部分区域上方形成接触过孔包括：

通过曝光显影工艺在所述第二有源层的源极接触区和漏极接触区上方形成接触过孔。

13.根据权利要求11或12所述的有源矩阵背板的制造方法，其特征在于，在衬底基板上制备开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、数据线、栅线、电源线和像素电极的流程包括：

在衬底基板上形成栅金属薄膜，并通过构图工艺形成包括栅线、电源线、第一栅电极和第二栅电极的图案；

在形成有所述第一栅电极和第二栅电极的衬底基板上形成栅绝缘层，并在所述栅绝缘层上执行所述同时制备所述第一有源层和第二有源层的流程；

在形成有所述第一有源层和第二有源层的衬底基板上，通过构图工艺在所述栅绝缘层中形成栅极过孔和电源过孔；

在形成有所述栅极过孔和电源过孔的衬底基板上形成源漏金属薄膜，通过构图工艺形成包括数据线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极的图案，所述第一漏电极通过所述栅极过孔与所述第二栅电极连接，所述第二源电极通过所述电源过孔与所述电源线连接；

在形成有所述数据线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极的衬底基板上形成平坦化层，并通过构图工艺在平坦化层中形成像素过孔的图案；

在形成有所述像素过孔的衬底基板上形成像素电极薄膜，并通过构图工艺形成包括像素电极的图案，所述像素电极通过像素过孔与所述第二漏电极相连，且所述像素电极与所述第二栅电极的图案部分重叠，以形成存储电容。

14.根据权利要求11或12所述的有源矩阵背板的制造方法，其特征在于，在衬底基板上制备开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、数据线、栅线、电源线和像素电极的流程包括：

在衬底基板上执行所述同时制备所述第一有源层和第二有源层的流程；

在形成有所述第一有源层和第二有源层的衬底基板上形成栅绝缘层；

在所述栅绝缘层上形成栅金属薄膜，并通过构图工艺形成包括栅线、电源线、第一栅电极和第二栅电极的图案；

在形成有所述栅线、电源线、第一栅电极和第二栅电极的衬底基板上形成钝化层，并通过构图工艺形成包括电源过孔、源极过孔、漏极过孔和栅极过孔的图案；

在所述钝化层上形成源漏金属薄膜，并通过构图工艺形成包括数据线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极的图案，所述第一源电极和第二源电极分别通过源极过孔与所述第一有源层和第二有源层连接，所述第一漏电极和第二漏电极分别通过漏极过孔与所述第一有源层和第二有源层连接，所述第一漏电极通过所述栅极过孔与所述第二栅电极连接，所述第二源电极与所述电源线连接；

在形成有所述数据线、第一源电极、第一漏电极、第二源电极和第二漏电极的衬底基板上形成平坦化层，并通过构图工艺形成包括像素过孔的图案；

在形成有所述像素过孔的衬底基板上形成像素电极薄膜，并通过构图工艺形成包括像素电极的图案，所述像素电极通过像素过孔与所述第二漏电极相连，且所述像素电极与第二栅电极的图案部分重叠，以形成存储电容。

15.一种薄膜晶体管，包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，所述第二薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其特征在于：所述第一有源层和第二有源层同层设置；所述第一有源层的材质为非晶硅；所述第二有源层的材质为低温多晶硅。

16.一种有源矩阵背板，包括衬底基板，所述衬底基板上形成有开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管、存储电容、数据线、栅线、电源线和像素电极的图案，所述开关薄膜晶体管包括第一栅电极、第一有源层、第一漏电极和第一源电极，所述驱动薄膜晶体管包括第二栅电极、第二有源层、第二漏电极和第二源电极，其特征在于：所述第一有源层和第二有源层同层设置；所述第一有源层的材质为非晶硅；第二有源层的材质为低温多晶硅。

17.根据权利要求16所述的有源矩阵背板，其特征在于：

所述数据线和栅线的数量为多条，横纵交叉地围设形成矩阵形式排列的多个像素单元；

在每个像素单元中：

所述开关薄膜晶体管的数量为一个，所述第一栅电极与栅线相连，所述第一源电极与数据线相连，所述第一漏电极与驱动薄膜晶体管的第二栅电极相连；

所述驱动薄膜晶体管的数量为一个，所述第二源电极与电源线相连，所述第二漏电极与所述像素电极相连；

所述像素电极的图案与所述第二栅电极的图案部分重叠，形成所述存储电容。

18.根据权利要求16或17所述的有源矩阵背板，其特征在于：所述开关薄膜晶体管和所述驱动薄膜晶体管为顶栅结构或底栅结构，所述第一有源层和第二有源层的下方形成有缓冲层。

19.一种显示器，包括框架、驱动装置和形成有有机发光二极管的有源矩阵背板，其特征在于：所述有源矩阵背板采用权利要求16或17或18所述的有源矩阵背板。