低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法、液晶面板及顯示器與流程

本發明屬于薄膜晶體管的制作技術領域，具體地講，涉及一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法、液晶面板及顯示器。

背景技術：

隨著光電與半導體技術的演進，也帶動了平板顯示器(FlatPanel Display)的蓬勃發展，而在諸多平板顯示器中，液晶顯示器(Liquid Crystal Display，簡稱LCD)因具有高空間利用效率、低消耗功率、無輻射以及低電磁干擾等諸多優越特性，已成為市場的主流。

目前，作為LCD的開關元件而廣泛采用的是非晶硅薄膜三極管(a-Si TFT)，但a-Si TFT LCD在滿足薄型、輕量、高精細度、高亮度、高可靠性、低功耗等要求仍受到限制。低溫多晶硅(Lower Temperature Polycrystal Silicon，LTPS)TFT LCD與a-Si TFT LCD相比，在滿足上述要求方面，具有明顯優勢。

但在目前LTPS的制作過程中，需要多次曝光制程，每次曝光制成都需要一道光罩。然而，光罩的價格極高，其在LTPS的制作過程中成本占比較高。也就是說，如果能省去一道或幾道光罩，將會極大地降低LTPS的制作成本，從而提升面板制造商的競爭。

技術實現要素：

為實現上述的目的，本發明提供了一種在制程中可以省去一道光罩的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法、液晶面板及顯示器。

根據本發明的一方面，提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，其包括：在基板上形成圖案與即將形成的多晶硅圖案層的圖案相同的遮光圖案層；在所述基板上形成覆蓋所述遮光圖案層的緩沖層；在所述緩沖層上形成具有特定圖案的多晶硅圖案層；對所述多晶硅圖案層進行離子注入；在所述緩沖層上形成覆蓋所述多晶硅圖案層的第一絕緣層；在所述第一絕緣層上形成柵極；對所述多晶硅圖案層再次進行離子注入，以形成兩個輕摻雜部和兩個重摻雜部；在所述第一絕緣層上形成覆蓋所述柵極的第二絕緣層；形成貫穿所述第二絕緣層和所述第一絕緣層的第一通孔和第二通孔，以將兩個重摻雜部暴露；在所述第二絕緣層上形成填充所述第一通孔與兩個重摻雜部之一接觸的源極以及填充所述第二通孔與兩個重摻雜部之另一接觸的漏極。

進一步地，所述低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法還包括：在所述第二絕緣層上形成覆蓋所述源極和所述漏極的有機平坦層；在所述有機平坦層中形成將所述漏極暴露的第三通孔；在所述有機平坦層上形成公共電極；在所述有機平坦層上形成覆蓋所述公共電極并填充所述第三通孔的鈍化層；在所述鈍化層中形成位于所述第三通孔中的過孔，以將所述漏極暴露；在所述鈍化層上形成填充所述過孔與所述漏極接觸的像素電極。

進一步地，在所述緩沖層上形成具有特定圖案的多晶硅圖案層的具體方法包括：在所述緩沖層上形成一非晶硅層；以退火方式使所述非晶硅層再結晶，以形成多晶硅層；在所述多晶硅層上涂布一層光阻；以所述遮光圖案層作為掩膜光罩，在所述基板下進行光照射，從而對所述光阻進行曝光；對被曝光的光阻進行顯影，將被曝光的光阻去除，以暴露相應位置的多晶硅層；對暴露的多晶硅層進行蝕刻，以將暴露的多晶硅層去除；去除掉剩余的光阻，以形成具有特定圖案的多晶硅圖案層。

進一步地，所述多晶硅圖案層和所述遮光圖案層呈U形狀。

根據本發明的另一方面，還提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管，其包括：在基板上的遮光圖案層以及覆蓋所述遮光圖案層的緩沖層；在所述緩沖層上的具有特定圖案的多晶硅圖案層，所述多晶硅圖案層與所述遮光圖案層具有相同的形狀，所述多晶硅圖案層包括兩個輕摻雜部和兩個重摻雜部；在所述緩沖層上且覆蓋所述多晶硅圖案層的第一絕緣層；在所述第一絕緣層上的柵極；在所述第一絕緣層上且覆蓋所述柵極的第二絕緣層；貫穿所述第二絕緣層和所述第一絕緣層且將兩個重摻雜部暴露的第一通孔和第二通孔；在所述第二絕緣層上的源極和漏極，所述源極填充所述第一通孔與兩個重摻雜部之一接觸，所述漏極填充所述第二通孔與兩個重摻雜部之另一接觸。

進一步地，所述低溫多晶硅薄膜晶體管還包括：在所述第二絕緣層上且覆蓋所述源極和所述漏極的有機平坦層；在所述有機平坦層中且將所述漏極暴露的第三通孔；在所述有機平坦層上的公共電極；在所述有機平坦層上且覆蓋所述公共電極并填充所述第三通孔的鈍化層；在所述鈍化層中且位于所述第三通孔中的過孔，所述過孔將所述漏極暴露；在所述鈍化層上且填充所述過孔與所述漏極接觸的像素電極。

進一步地，所述多晶硅圖案層和所述遮光圖案層呈U形狀。

根據本發明的又一方面，又提供了一種液晶面板，包括利用上述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法制成的低溫多晶硅薄膜晶體管，或者包括上述的低溫多晶硅薄膜晶體管。

根據本發明的又一方面，又提供了一種顯示器，其包括上述的液晶面板。

本發明的有益效果：在形成多晶硅圖案層時，以遮光圖案層作為替代掩膜光罩，可以省去一道掩膜光罩，從而降低生產成本。

附圖說明

通過結合附圖進行的以下描述，本發明的實施例的上述和其它方面、特點和優點將變得更加清楚，附圖中：

圖1是根據本發明的實施例的NMOS晶體管的結構示意圖；

圖2是根據本發明的實施例的NMOS晶體管的制作方法的流程圖；

圖3是根據本發明的實施例的遮光圖案層和多晶硅圖案層的俯視圖；

圖4是圖3的側視圖；

圖5a至圖5g是根據本發明的實施例的多晶硅圖案層的制作方法的流程圖；

圖6是根據本發明的實施例的液晶顯示器的結構示意圖。

具體實施方式

以下，將參照附圖來詳細描述本發明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發明，并且本發明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發明的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。在附圖中，相同的標號將始終被用于表示相同的元件。

以下對低溫多晶硅(Lower Temperature Polycrystal Silicon，LTPS)薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)的結構以及制程進行詳細描述。在下面的實施例的描述中，采用NMOS晶體管架構作為低溫多晶硅薄膜晶體管的一示例進行說明，單本發明并不限制于此，例如低溫多晶硅薄膜晶體管也可以采用CMOS晶體管架構。

圖1是根據本發明的實施例的NMOS晶體管的結構示意圖。圖2是根據本發明的實施例的NMOS晶體管的制作方法的流程圖。

一并參照圖1和圖2，在步驟S201中，在基板100上形成圖案與即將形成的多晶硅圖案層103的圖案相同的遮光圖案層101。基板100可例如為一透明的玻璃基板或樹脂基板。遮光圖案層101可例如由黑色金屬材料制成，本發明并不作具體限定。

在步驟S202中，在基板100上形成覆蓋該遮光圖案層101的緩沖層102。緩沖層102可以是由絕緣材料形成的單層結構，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結構。例如，緩沖層102可為通過PECVD工藝在基板100上形成的SiN_x/SiO_x疊層結構。

在步驟S203中，在緩沖層102上形成多晶硅圖案層103。以下對多晶硅圖案層103的制作進行詳細說明。具體請參照圖3至圖5。

圖3是根據本發明的實施例的遮光圖案層和多晶硅圖案層的俯視圖。圖4是圖3的側視圖。

在圖3和圖4中，為了便于示出遮光圖案層和多晶硅圖案層，將緩沖層102省去。參照圖3和圖4，遮光圖案層101和多晶硅圖案層103具有完全相同的形狀。優選地，在本實施例中，遮光圖案層101和多晶硅圖案層103均為U形形狀，但本發明并不限制于此，例如遮光圖案層101和多晶硅圖案層103還可以為T形形狀或者其他任何合適的形狀。

圖5a至圖5g是根據本發明的實施例的多晶硅圖案層的制作方法的流程圖。

參照圖5a，在緩沖層102上形成一非晶硅(a-Si)層201。可例如以濺射方式在緩沖層102的表面上形成非晶硅層201。

參照圖5b，以退火方式使非晶硅層201再結晶，以形成多晶硅層202。

參照圖5c，在多晶硅層202上涂布一層光阻203；

參照圖5d，以遮光圖案層101作為掩膜光罩，在基板100下進行光照射，從而對光阻203進行曝光。

參照圖5e，對被曝光的光阻203進行顯影，將被曝光的光阻203去除，以暴露相應位置的多晶硅層202。

參照圖5f，對暴露的多晶硅層202進行蝕刻，以將暴露的多晶硅層202去除。

參照圖5g，去除掉剩余的光阻203，以形成具有特定圖案的多晶硅圖案層103。

通過以上的方式，形成具有相同圖案的遮光圖案層101和多晶硅圖案層103。這里，由于在形成多晶硅圖案層103時，以遮光圖案層101作為掩膜光罩，可以省去一道掩膜光罩，從而降低生產成本。

繼續參照圖1和圖2，在步驟S204中，對多晶硅圖案層103進行離子注入。采用N型離子對多晶硅圖案層103進行離子注入。N型離子可采用磷/砷(P/As)離子，但本發明并不以此作為限制。

在步驟S205中，在緩沖層102上形成覆蓋多晶硅圖案層103的第一絕緣層104。第一絕緣層104可以是由絕緣材料形成的單層結構，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結構。例如，第一絕緣層104可為通過PECVD工藝在緩沖層102上形成的SiNx/SiOx疊層結構。

在步驟S206中，在第一絕緣層104上形成柵極105。柵極105可例如是鉬鋁鉬(MoAlMo)結構或鈦鋁鈦(TiAlTi)結構。

在步驟S207中，對多晶硅圖案層103再次進行離子注入，以形成兩個輕摻雜部NM、兩個重摻雜部NP以及為未摻雜部P。采用N型離子對多晶硅圖案層103進行離子注入。N型離子可采用磷/砷(P/As)離子，但本發明并不以此作為限制。

在步驟S208中，在第一絕緣層104上形成覆蓋柵極105的第二絕緣層106。第二絕緣層106可以是由絕緣材料形成的單層結構，也可以是由至少兩種絕緣材料形成的疊層結構。例如，第二絕緣層106可為通過PECVD工藝在第一絕緣層104上形成的SiN_x/SiO_x疊層結構。

在步驟S209中，形成貫穿第二絕緣層106和第一絕緣層104的第一通孔112和第二通孔113，以將兩個重摻雜部NP暴露。

在步驟S210中，在第二絕緣層106上形成源極107和漏極108；源極107填充第一通孔112與兩個重摻雜部NP之一接觸，漏極108填充第二通孔113與兩個重摻雜部NP之另一接觸。源極107和漏極108可例如是鉬鋁鉬(MoAlMo)結構或鈦鋁鈦(TiAlTi)結構。

當根據本發明的實施例的NMOS晶體管作為低溫多晶硅薄膜晶體管應用于液晶顯示器中時，根據本發明的實施例的NMOS晶體管的制作方法還包括步驟S211至步驟S216。

繼續圖1和圖2，在步驟S211中，在第二絕緣層106上形成覆蓋源極107和漏極108的有機平坦層109。該有機平坦層109可采用有機絕緣材料制成。

在步驟S212中，在平坦層109中形成將漏極108暴露的第三通孔114。

在步驟S213中，在平坦層109上形成公共電極110。該公共電極110可例如由氧化銦錫(ITO)制成，但本發明并不限制于此。

在步驟S214中，在有機平坦層109上形成覆蓋公共電極110并填充第三通孔114的鈍化層111。

在步驟S215中，在鈍化層111中形成位于第三通孔114中的過孔115，該過孔115將漏極108暴露。

在步驟S216中，在鈍化層111上形成填充過孔115與漏極108接觸的像素電極116。該像素電極116可例如由氧化銦錫(ITO)制成，但本發明并不限制于此。

此外，在液晶顯示器中，低溫多晶硅薄膜晶體管也可以采用互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶體管，其由NMOS晶體管和PMOS晶體管形成。在形成CMOS晶體管時，NMOS晶體管和PMOS晶體管是可以同時形成的，而NMOS晶體管的制作方法可以采用圖2所示的NMOS晶體管的制作方法。

圖6是根據本發明的實施例的液晶顯示器的結構示意圖。

參照圖6，根據本發明的實施例的液晶顯示器包括：液晶面板1000、背光模塊2000。背光模塊2000設置在液晶面板1000的低溫多晶硅薄膜晶體管陣列基板200背向彩色濾光片基板100的一側，以使背光模塊2000發出的光線依次通過低溫多晶硅薄膜晶體管陣列基板200和彩色濾光片基板100，從而顯示影像。

根據本發明的實施例的液晶面板1000包括：彩色濾光片基板(或稱CF基板)100、低溫多晶硅薄膜晶體管陣列基板(或稱Array基板)200以及液晶層300。

彩色濾光片基板100和低溫多晶硅薄膜晶體管陣列基板200對盒設置。液晶層300夾設于彩色濾光片基板100和低溫多晶硅薄膜晶體管陣列基板200之間，其中，液晶層300中具有若干液晶分子。

在本實施例中，彩色濾光片基板100具有黑色矩陣、多個彩色濾光片(諸如紅色濾光片、藍色濾光片、綠色濾光片等)等必要的元器件，更加具體的構造可以參照現有的相關技術，在此不再贅述。低溫多晶硅薄膜晶體管陣列基板200包括圖1所示的低溫多晶硅薄膜晶體管或者由圖2所示的方法制成的低溫多晶硅薄膜晶體管。

綜上所述，在形成多晶硅圖案層時，以遮光圖案層作為替代掩膜光罩，可以省去一道掩膜光罩，從而降低生產成本。

雖然已經參照特定實施例示出并描述了本發明，但是本領域的技術人員將理解：在不脫離由權利要求及其等同物限定的本發明的精神和范圍的情況下，可在此進行形式和細節上的各種變化。