CN107611140A - 低温多晶硅阵列基板及制作方法、显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低温多晶硅阵列基板，包括基板、设于基板上的凹槽、设于基板上的缓冲层、设于缓冲层上的多晶硅有源层，所述凹槽位于薄膜晶体管的沟道处，所述缓冲层覆盖凹槽，使凹槽内形成空气层。本发明还提供了一种低温多晶硅阵列基板的制作方法，主要包括如下步骤：在基板上位于薄膜晶体管的沟道处制作凹槽；在基板上沉积金属牺牲层，并通过蚀刻工艺蚀刻除凹槽以外的金属牺牲层；在基板上依次形成缓冲层以及非晶硅层；去除凹槽内的金属牺牲层，使凹槽内形成空气层。本发明进一步提供了一种显示面板，包括所述的低温多晶硅阵列基板。与现有技术相比，降低了沟道内多晶硅有源层的晶界数量，从而提升薄膜晶体管器件工作的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示面板技术，特别是一种低温多晶硅阵列基板及制作方法、显示面板。
背景技术
目前，显示面板作为电子设备的显示部件已经广泛的应用于各种电子产品中，而背光模组则是液晶显示装置中的一个重要部件。
对于高端的显示面板而言(LCD或OLED)，阵列基板通常会采用LTPS(低温多晶硅)来形成控制TFT(薄膜晶体管)。常用的低温多晶硅制作方法是采用将沉积在衬底的非晶硅经过准分子激光退火(ELA)融化再结晶后形成，而采用ELA重结晶的方式形成的多晶硅具有大量的晶界，如图1所示的表面形貌，大量的晶界会无序的分布于最后形成的薄膜晶体管的沟道内，这些晶界会形成缺陷态中心，影响TFT的输出特性。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种低温多晶硅阵列基板及制作方法、显示面板，使多晶硅有源层制备于平整的平面上，降低薄膜晶体管的沟道位置上的多晶硅有源层的晶界数量，提升薄膜晶体管器件的工作稳定性，增强现实效果。
本发明提供了一种低温多晶硅阵列基板，包括基板、设于基板上的凹槽、设于基板上的缓冲层、设于缓冲层上的多晶硅有源层，所述凹槽位于薄膜晶体管的沟道处，所述缓冲层覆盖凹槽的表面使凹槽内形成空气层。
进一步地，所述凹槽的深度与多晶硅有源层的厚度相等。
本发明还提供了一种低温多晶硅阵列基板的制作方法，包括如下步骤：
提供一基板；
在基板上位于薄膜晶体管的沟道处制作凹槽；
在凹槽内设有用于填充凹槽的金属牺牲层；
在基板上依次形成缓冲层以及非晶硅层；
去除凹槽内的金属牺牲层，使凹槽内形成空气层；
对非晶硅层进行准分子激光退火，使非晶硅层形成多晶硅有源层。
进一步地，在基板上位于薄膜晶体管的沟道处制作凹槽具体为通过光刻工艺以及蚀刻工艺在基板上制作凹槽。
进一步地，所述光刻工艺采用一次光刻工艺。
进一步地，在凹槽内设有用于填充凹槽的金属牺牲层具体为在基板上沉积金属牺牲层，并通过蚀刻工艺蚀刻除凹槽以外的金属牺牲层。
进一步地，所述凹槽的深度与多晶硅有源层的厚度相等。
进一步地，去除凹槽内的金属牺牲层采用蚀刻液，将凹槽中的金属牺牲层蚀刻掉。
本发明还提供了一种显示面板，包括所述的低温多晶硅阵列基板。
本发明与现有技术相比，通过在基板上位于薄膜晶体管的沟道位置设置凹槽，在凹槽内形成空气层，对非晶硅层进行激光退火工艺时，由于薄膜晶体管的沟道位置的散热较差，而位于薄膜晶体管的源漏极区域的散热较好，导致位于薄膜晶体管的源漏极区域的非晶硅层会率先固化结晶，使熔融硅从源漏极边缘开始结晶并向沟道内部生长，最终晶粒尺寸大，降低了沟道内多晶硅有源层的晶界数量，从而提升薄膜晶体管器件工作的稳定性。
附图说明
图1是现有技术中通过ELA工艺重结晶形成的多晶硅有源层的扫描电镜图；
图2是在基板上形成凹槽的示意图；
图3是在基板上形成金属牺牲层、缓冲层及非晶硅层的示意图；
图4是去除金属牺牲层的示意图；
图5是对非晶硅层进行ELA工艺后在沟道内多晶硅有源层的结晶状况图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图4所示，本发明的低温多晶硅阵列基板包括一基板1、设于基板1上的凹槽2、设于基板1上的缓冲层3、设于缓冲层3上的多晶硅有源层4，所述凹槽2位于薄膜晶体管的沟道处，所述缓冲层3覆盖凹槽2，使凹槽2内形成空气层，该空气层具有隔热的作用。
在进行准分子激光退火制成后在多晶硅有源层5上进行其他薄膜晶体管器件的制作，其中薄膜晶体管器件还包括在多晶硅有源层5的上方形成栅绝缘层、栅电极、层间绝缘层、以及源电极和漏电极等；所述源电极和漏电极分别通过绝缘层过孔与所述有源层的两端相连，由于薄膜晶体管器件的制作以及结构与现有技术中薄膜晶体管阵列基板的结构相同，在此不再赘述。
本发明中，凹槽2的深度与多晶硅有源层4的厚度相等，从而进一步保证隔热的效果。
本发明的低温多晶硅阵列基板的制作方法，包括如下步骤：
提供一基板1；
在基板1上位于薄膜晶体管的沟道处制作凹槽2；具体地，通过一次光刻工艺以及蚀刻工艺在基板1上制作出对应于薄膜晶体管器件的沟道位置的凹槽2，凹槽2的深度与多晶硅有源层4的厚度相等，通过多晶硅有源层4的厚度对凹槽2的深度进行相应的调整；
在基板1上沉积一层金属牺牲层5，并通过蚀刻工艺蚀刻除凹槽2以外的金属牺牲层5，使金属牺牲层5填补在凹槽2内；本发明中，金属牺牲层5可例如为Mg(镁)、Al(铝)、Zn(锌)、Mo(钼)、Ti(钛)或它们的合金；
在基板1上依次形成缓冲层3以及非晶硅层，具体为首先沉积缓冲层3，再沉积非晶硅层；此处沉积缓冲层3可采用现有技术中如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积缓冲层3；非晶硅层的沉积采用化学气相沉积的方式获得；
去除凹槽2内的金属牺牲层5，使凹槽2内形成空气层；具体地，采用蚀刻液，将凹槽2中的金属牺牲层5蚀刻掉，使得凹槽内形成一隔热的空气层，从而使该区域的导热效果低于其余区域；相应地，蚀刻液可选择为盐酸、稀硫酸、磷酸任意一种或多种。该蚀刻液容易与该金属牺牲层5发生化学反应，而其他材料层均不溶或难容于蚀刻液。当然，本领域技术人员可知，根据这一原则，金属牺牲层5的材料以及蚀刻液的材质还可以作出改变；
对非晶硅层进行准分子激光退火，使非晶硅层形成多晶硅有源层4，具体为，对非晶硅层进行准分子激光退火，激光束位于基板1上方，从而得到多晶硅薄膜。准分子激光退火采用的准分子激光器为氯化氙、氟化氪和氟化氩中任一种准分子激光器。
在低温多晶硅阵列基板制作中，在薄膜晶体管器件的沟道对应位置下方设置一空气层，这样使得在准分子激光退火制程时，沟道位置由于具有空气层，该空气层隔断了热量经基板传导散发，所以散热较差，而沟道7两侧对应的薄膜晶体管器件的源漏极区域6散热较好(图5所示)，会率先固化结晶，使得熔融的硅从源漏极区域的非晶硅边缘开始结晶并向沟道内部生长，最终形成如图5所示具有固定晶界方向的结晶效果，同时由于沟道区保温效果好，最终晶粒尺寸大，能大大降低沟道内多晶硅的晶界数量；另外由于空气层形成于凹槽中，准分子激光退火时熔融的硅是在平整的水平缓冲层上，相对于现有的在有图形凸起的缓冲层上进行准分子激光退火制程，最终多晶硅结晶效果也能得到更大的提升，能够解决低温多晶硅显示器背板中迁移率较低、薄膜晶体管的漏电流较大、迁移率及阈值电压不均匀性的问题。
在上述多晶硅有源层4的制作完成后，可对其余的薄膜晶体管器件进行制备，其中可包括：在所述有源层的上方形成栅绝缘层、栅电极、层间绝缘层、以及源电极和漏电极，具体为：
在多晶硅有源层4的上方沉积栅绝缘层；
利用掩模工艺对所述有源层两端的区域进行掺杂处理，从而在多晶硅有源层4的两端形成欧姆接触区域；
在栅绝缘层上方通过物理气相沉积(PVD)形成栅金属薄膜，并图形化形成栅电极；
在栅电极上方沉积层间绝缘层，并制作贯穿栅绝缘层和层间绝缘层的绝缘层过孔，从而露出多晶硅有源层4两端的欧姆接触区域；
在层间绝缘层上方形成源漏金属薄膜，并图形化形成源电极和漏电极，所述源电极和漏电极分别通过绝缘层过孔与多晶硅有源层4两端的欧姆接触区域相连。
值得注意的是，上述仅对除薄膜晶体管器件的多晶硅有源层4以外的其余器件进行的示例性叙述，但薄膜晶体管器件的制作不限于此。
本发明可应用于液晶显示面板或有机发光二极管显示面板，通过设置凹槽，使得通过准分子激光退火的非晶硅结晶后对应于薄膜晶体管的沟道的晶粒尺寸增加(图5所示)，晶界缺陷态降低，且晶界方向可控平行于沟道方向，有效改善薄膜晶体管器件的良率，有效提高输出能力。
本发明的一种显示面板，通过上述的低温多晶硅阵列基板以及制作方法获得，在此不再赘述。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (9)
1.一种低温多晶硅阵列基板，其特征在于：包括基板(1)、设于基板(1)上的凹槽(2)、设于基板(1)上的缓冲层(3)、设于缓冲层(3)上的多晶硅有源层(4)，所述凹槽(2)位于薄膜晶体管的沟道处，所述缓冲层(3)覆盖凹槽(2)的表面使凹槽(2)内形成空气层。
2.根据权利要求1所述的低温多晶硅阵列基板，其特征在于：所述凹槽(2)的深度与多晶硅有源层(4)的厚度相等。
3.一种低温多晶硅阵列基板的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
提供一基板(1)；
在基板(1)上位于薄膜晶体管的沟道处制作凹槽(2)；
在凹槽(2)内设有用于填充凹槽(2)的金属牺牲层(5)；
在基板(1)上依次形成缓冲层(3)以及非晶硅层；
去除凹槽(2)内的金属牺牲层(5)，使凹槽(2)内形成空气层；
对非晶硅层进行准分子激光退火，使非晶硅层形成多晶硅有源层(4)。
4.根据权利要求3所述的低温多晶硅阵列基板的制作方法，其特征在于：在基板(1)上位于薄膜晶体管的沟道处制作凹槽(2)具体为通过光刻工艺以及蚀刻工艺在基板(1)上制作凹槽(2)。
5.根据权利要求4所述的低温多晶硅阵列基板的制作方法，其特征在于：所述光刻工艺采用一次光刻工艺。
6.根据权利要求3所述的低温多晶硅阵列基板的制作方法，其特征在于：在凹槽(2)内设有用于填充凹槽(2)的金属牺牲层(5)具体为在基板(1)上沉积金属牺牲层(5)，并通过蚀刻工艺蚀刻除凹槽(2)以外的金属牺牲层(5)。
7.根据权利要求3-6任意一项所述的低温多晶硅阵列基板的制作方法，其特征在于：所述凹槽(2)的深度与多晶硅有源层(4)的厚度相等。
8.根据权利要求6所述的低温多晶硅阵列基板的制作方法，其特征在于：去除凹槽(2)内的金属牺牲层(5)采用蚀刻液，将凹槽(2)中的金属牺牲层(5)蚀刻掉。
9.一种显示面板，其特征在于：包括如权利要求1-2任意一项所述的低温多晶硅阵列基板。
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