CN106571306A - 薄膜晶体管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄膜晶体管及其制造方法。所述薄膜晶体管的制造方法包括提供基板；在所述基板上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成非晶硅层；对所述非晶硅层进行热氧化，以使得所述非晶硅层的远离所述缓冲层的表面形成一层氮化硅层；对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合；对所述氮化硅层进行蚀刻，使得蚀刻后的所述氮化硅层覆盖所述多晶硅层，以此不需要高温退火即可填补多晶硅中的硅离子悬空键，简化了工艺流程并防止了栅绝缘层在高温退火下发生剥落的问题。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种薄膜晶体管及其制造方法。
背景技术
LTPS(Low Temperature Poly-Silicon，即低温多晶硅)显示面板在高端手机、平板电脑上已获得广泛应用，IPHONE 6手机、LG G3手机、Kindle Fire Hdx平板电脑、Nexus 7平板电脑等产品均使用LTPS显示面板。多晶硅是LTPS薄膜晶体管的核心层，工艺中是先用等离子体增强化学气相沉积的方法形成非晶硅，再经过高温去氢后形成多晶硅(P-Si)，然而在高温下去氢会形成大量Si-悬空键，一般是通过高温退火让栅绝缘层(ILD-SIN)中的Si-H键断裂，氢离子向下扩散到多晶硅层并与其中的Si-悬空键结合，以此提高LTPS薄膜晶体管的开态电流和响应速度，但是栅绝缘层高温下氢离子析出时，如果氢含量高，则在高温下会造成栅绝缘层剥落，如果氢含量低，则到达多晶硅层的氢离子较少，补氢不足造成LTPS薄膜晶体管的开态电流偏低，因此，现有工艺流程复杂且栅绝缘层在高温退火下易发生剥落。
发明内容
发明主要解决的技术问题是提供一种薄膜晶体管及其制造方法，以简化工艺流程并防止栅绝缘层在高温退火下发生剥落。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种薄膜晶体管的制造方法，所述制造方法包括步骤：
提供基板；
在所述基板上形成缓冲层；
在所述缓冲层上形成非晶硅层；
对所述非晶硅层进行热氧化，以使得所述非晶硅层的远离所述缓冲层的表面形成一层氮化硅层；
对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合；及
对所述氮化硅层进行蚀刻，使得蚀刻后的所述氮化硅层覆盖所述多晶硅层。
其中，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合”的步骤包括：
通过使用氢气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部来填补硅原子悬空键。
其中，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合”的步骤包括：
通过使用氢气及氮气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氮气难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布。
其中，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合”的步骤包括：
通过使用氨气等离子体处理多晶硅表面，其中氨气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氨气中的氮离子难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布。
其中，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合”的步骤包括：
通过使用氢气及氨气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气及氨气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氨气中的氮离子难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布。
其中，所述制造方法进一步包括：
在所述氮化硅层上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成仅覆盖所述栅绝缘层中间区域的栅极金属层；
在所述栅极金属层和所述栅绝缘层未被所述栅极金属层覆盖的区域上形成层间介质层；
在所述层间介质层和所述栅绝缘层上形成过孔；
在所述层间介质层上形成漏源金属层，所述漏源金属层经所述过孔与所述多晶硅层导通。
其中，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层”的步骤包括：
对所述非晶硅层经过高温去氢后用激光准分子退火处理或者固相结晶处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层。
其中，所述缓冲层为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种或任意组合。
其中，所述栅绝缘层为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种或任意组合。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管由权利要求1-9任意一项的制造方法制成。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的所述薄膜晶体管及其制造方法通过在对非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅的过程中，用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合，以此不需要高温退火即可填补多晶硅中的硅离子悬空键，简化了工艺流程并防止了栅绝缘层在高温退火下发生剥落的问题。
附图说明
图1是本发明的薄膜晶体管的结构示意图；
图2是本发明的薄膜晶体管的制造方法流程图。
具体实施方式
请参阅图1，是本发明薄膜晶体管的结构示意图。所述薄膜晶体管包括基板10、设置于基板10上的缓冲层11、设置于缓冲层11上的非晶硅层12以及设置于非晶硅层12上的氮化硅层13。其中，氮化硅层是通过对所述非晶硅层进行热氧化，以使得所述非晶硅层的远离所述缓冲层的表面形成一层氮化硅层13；并且对所述非晶硅层12进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层12转变为多晶硅层，并对产生的硅原子悬空键进行处理。
在本实施例中，对所述氮化硅层13进行蚀刻，并使得蚀刻后的所述氮化硅层13覆盖所述多晶硅层12。优选地，基板10为陶瓷基板或者玻璃基板。优选地，所述缓冲层11为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种或任意组合。缓冲层11可以防止基板10中的金属离子扩散至薄膜晶体管内而影响薄膜晶体管的电性。
具体地，在对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合是通过使用氢气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部来填补硅原子悬空键；
或者，在对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合是通过使用氢气及氮气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氮气难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布；
或者在对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合是通过使用氨气等离子体处理多晶硅表面，其中氨气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氨气中的氮离子难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布；
或者，在对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合是通过使用氢气及氨气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气及氨气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氨气中的氮离子难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布。
薄膜晶体管进一步包括设置于氮化硅层13上的栅绝缘层15、设置于栅绝缘层15上且仅覆盖栅绝缘层15的中间区域的栅极金属层16、设置于栅极金属层16和栅绝缘层15未被栅极金属层16覆盖的区域上的层间介质层17以及设置于层间介质层17上的漏源金属层18，漏源金属层18通过设置于层间介质层17和栅绝缘层15上的过孔19与多晶硅层导通。优选地，层间介质层17为氮化硅(SiNx)/二氧化硅(SiO2)叠层结构。所述栅绝缘层15为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种或任意组合。
请参阅图2，是本发明的薄膜晶体管的制造方法流程图。在本实施例中，薄膜晶体管的制造方法包括以下步骤：
步骤S1：提供基板。
具体地，基板10为玻璃基板或者陶瓷基板，即提供基板具体可以为提供陶瓷基板或者玻璃基板。
步骤S2：在基板上形成缓冲层。
具体地，在基板10上形成缓冲层11具体可以为：利用化学气相沉积法在基板10上沉积缓冲层11。
步骤S3：在缓冲层上形成非晶硅层。
具体地，在缓冲层11上形成非晶硅层12具体为：利用化学气相沉积法在缓冲层11上沉积非晶硅层12。
步骤S4：对非晶硅层12进行热氧化，以使得非晶硅层的远离缓冲层11的表面形成一层氮化硅层13。
具体地，对非晶硅层12进行热氧化，以使得非晶硅层12的远离缓冲层11的表面形成一层氮化硅层13。在非晶硅层12的上表面的一层非晶硅被氧化形成一层氮化硅层13。
步骤S5：对非晶硅层12进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合。
具体地，对非晶硅层12进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得非晶硅层12转变为多晶硅层12具体为：对所述非晶硅层12经过高温去氢后用激光准分子退火处理或者固相结晶处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层12转变为多晶硅层。
具体地，用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合具体为：通过使用氢气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部来填补硅原子悬空键；
或者，通过使用氢气及氮气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氮气难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布；
或者，通过使用氨气等离子体处理多晶硅表面，其中氨气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氨气中的氮离子难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布；
或者，通过使用氢气及氨气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气及氨气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氨气中的氮离子难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布。
步骤S6：对氮化硅层13进行蚀刻，使得蚀刻后的氮化硅层13覆盖多晶硅层12。
具体地，在氮化硅层13上表面涂布光阻，用定义栅极金属层的光罩进行曝光。曝光之后，对光阻进行蚀刻，使栅极金属层位置(氮化硅层13的中间区域)的光阻得以保留；完成光阻蚀刻后，对氮化硅层13进行蚀刻，使得蚀刻后的氮化硅层13覆盖多晶硅层12。
在步骤S6之后，所述薄膜晶体管的制造方法进一步包括：在氮化硅层13上形成栅绝缘层15；在栅绝缘层15上形成仅覆盖栅绝缘层15的中间区域的栅极金属层16；在栅极金属层16和栅绝缘层15未被栅极金属层16覆盖的区域上形成层间介质层17；在层间介质层17和栅绝缘层15上形成过孔18；在层间介质层17上形成漏源金属层19，漏源金属层19经该过孔18与多晶硅层导通。经上述步骤后形成如图1所示的薄膜晶体管。
所述薄膜晶体管及其制造方法通过在对非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅的过程中，用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合，以此不需要高温退火即可填补多晶硅中的硅离子悬空键，简化了工艺流程并防止了栅绝缘层在高温退火下发生剥落的问题。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括步骤：
提供基板；
在所述基板上形成缓冲层；
在所述缓冲层上形成非晶硅层；
对所述非晶硅层进行热氧化，以使得所述非晶硅层的远离所述缓冲层的表面形成一层氮化硅层；
对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合；及
对所述氮化硅层进行蚀刻，使得蚀刻后的所述氮化硅层覆盖所述多晶硅层。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合”的步骤包括：
通过使用氢气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部来填补硅原子悬空键。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合”的步骤包括：
通过使用氢气及氮气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氮气难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合”的步骤包括：
通过使用氨气等离子体处理多晶硅表面，其中氨气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氨气中的氮离子难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层，并用包含氢离子的等离子体处理多晶硅的表面，使得氢离子与多晶硅中的硅原子悬空键结合”的步骤包括：
通过使用氢气及氨气等离子体处理多晶硅表面，其中氢气及氨气等离子体解离产生氢离子，通过扩散作用迁移到多晶硅内部填补硅原子悬空键，同时由于氨气中的氮离子难以解离，其能够起到载气的作用，把氢离子更均匀分布。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法进一步包括：
在所述氮化硅层上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成仅覆盖所述栅绝缘层中间区域的栅极金属层；
在所述栅极金属层和所述栅绝缘层未被所述栅极金属层覆盖的区域上形成层间介质层；
在所述层间介质层和所述栅绝缘层上形成过孔；
在所述层间介质层上形成漏源金属层，所述漏源金属层经所述过孔与所述多晶硅层导通。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，“对所述非晶硅层进行处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层”的步骤包括：
对所述非晶硅层经过高温去氢后用激光准分子退火处理或者固相结晶处理使其中的非晶硅转变为多晶硅，以使得所述非晶硅层转变为多晶硅层。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述缓冲层为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种或任意组合。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述栅绝缘层为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的至少一种或任意组合。
10.一种薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管由权利要求1-9任意一项的制造方法制成。
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