薄膜晶體管的制造方法及陣列基板的制造方法

薄膜晶體管的制造方法及陣列基板的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種薄膜晶體管的制造方法及陣列基板的制造方法，利用光阻限定非晶硅層所要摻雜的區域，使得結晶發生在源極接觸區和漏極接觸區，結晶方向為從源極接觸區和漏極接觸區朝向溝道區，從而盡量實現定向結晶，提高結晶效率和結晶均一性，減少晶界對TFT的電子遷移率和漏電流的影響，改善TFT的電學特性。
【專利說明】
薄膜晶體管的制造方法及陣列基板的制造方法
技術領域
[0001]本發明實施例涉及液晶顯示技術領域，具體而言涉及一種薄膜晶體管的制造方法及陣列基板的制造方法。
【背景技術】
[0002]在當前的TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶體管)制造工藝中，離子植入機對沉積的非晶娃(amorphous si I icon,簡稱a_Si)整面的進行摻雜處理，而后對摻雜有摻雜離子的非晶娃進行熱退火(Rapid Thermal Anneal，RTA)結晶處理，從而得到TFT的有源層。這種結晶方法實質上是在植入摻雜離子后對非晶硅整面性的進行結晶，非晶硅顆粒的結晶方向是隨機的，結晶效率和結晶均一性較低，容易出現較多的晶界，從而降低TFT的電子迀移率，影響TFT的電學特性。

【發明內容】

[0003]鑒于此，本發明提供一種薄膜晶體管的制造方法及陣列基板的制造方法，能夠盡量定向結晶，提高結晶效率和結晶均一性，減少晶界對TFT的電子迀移率和漏電流的影響，改善TFT的電學特性。
[0004]本發明一實施例的薄膜晶體管的制造方法，包括:提供一基板;在基板上依次形成非晶硅層和光阻層，并利用光罩對光阻層進行圖案化處理，以形成間隔設置的光阻圖案;對未被光阻圖案覆蓋的非晶硅層進行摻雜處理；剝除光阻圖案，并對非晶硅層進行熱退火結晶處理，使得非晶硅層的經過摻雜處理的區域形成源極接觸區和漏極接觸區，被光阻圖案覆蓋的區域形成溝道區。
[0005]其中，所述制造方法還包括:在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成柵極絕緣層;在柵極絕緣層上形成柵極圖案，且柵極圖案位于源極接觸區和漏極接觸區之間且對應位于溝道區的上方。
[0006]其中，所述制造方法進一步包括:在柵極圖案上形成層間介電層;在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿層間介電層和柵極絕緣層的接觸孔;在層間介電層的對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得源極圖案和漏極圖案可通過接觸孔分別與源極接觸區和漏極接觸區電性連接。
[0007]其中，所述在基板上依次形成非晶硅層和光阻層的步驟包括:在基板上依次形成柵極圖案和柵極絕緣層;在柵極絕緣層上依次形成非晶硅層和光阻層。
[0008]其中，所述制造方法進一步包括:在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成層間介電層;在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿層間介電層的接觸孔;在層間介電層的對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得源極圖案和漏極圖案可通過接觸孔分別與源極接觸區和漏極接觸區電性連接。
[0009]其中，所述摻雜處理的摻雜離子包括硼離子。
[0010]本發明一實施例的陣列基板的制造方法，包括:提供一基板;在基板上依次形成非晶硅層和光阻層，并利用光罩對光阻層進行圖案化處理，以形成間隔設置的光阻圖案;對未被光阻圖案覆蓋的非晶硅層進行摻雜處理；剝除所述光阻圖案，并對非晶硅層進行熱退火結晶處理，使得非晶硅層的經過摻雜處理的區域形成源極接觸區和漏極接觸區，被光阻圖案覆蓋的區域形成溝道區；在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成層間介電層;在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿所述層間介電層的第一接觸孔;在層間介電層的對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得源極圖案和漏極圖案可通過第一接觸孔分別與源極接觸區和漏極接觸區電性連接;在對應于漏極接觸區的上方形成暴露漏極接觸區的第二接觸孔;在層間介電層上形成像素電極，使得像素電極可通過第二接觸孔與漏極接觸區電性連接。
[0011]其中，所述在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成層間介電層的步驟包括:在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成柵極絕緣層;在柵極絕緣層上形成柵極圖案，且柵極圖案位于源極接觸區和漏極接觸區之間且對應位于溝道區的上方;在柵極圖案上形成層間介電層;所述在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿層間介電層的第一接觸孔的步驟包括:在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿層間介電層和柵極絕緣層的第一接觸孔。
[0012]其中，所述在基板上依次形成非晶硅層和光阻層的步驟包括:在基板上依次形成柵極圖案和柵極絕緣層;在柵極絕緣層上依次形成非晶硅層和光阻層。
[0013]其中，所述摻雜處理的摻雜離子包括硼離子。
[0014]本發明實施例的薄膜晶體管的制造方法及陣列基板的制造方法，利用光阻圖案限定非晶硅層所要摻雜的區域，即限定了僅對源極接觸區和漏極接觸區對應的非晶硅層進行摻雜處理，使得結晶發生在源極接觸區和漏極接觸區，結晶方向為從源極接觸區和漏極接觸區朝向溝道區，從而盡量實現定向結晶，提高結晶效率和結晶均一性，減少晶界對TFT的電子迀移率和漏電流的影響，改善TFT的電學特性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明一實施例的薄膜晶體管的制造方法的流程示意圖；
[0016]圖2是基于圖1所示的薄膜晶體管的制造方法的場景示意圖；
[0017]圖3是本發明另一實施例的薄膜晶體管的制造方法的流程示意圖；
[0018]圖4是本發明一實施例的陣列基板的制造方法的流程示意圖；
[0019]圖5是基于圖4所示的制造方法所制得的陣列基板的結構剖視圖；
[0020]圖6是本發明另一實施例的陣列基板的制造方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本發明實施例的目的是利用光阻圖案限定非晶硅層所要摻雜的區域，即僅對源極接觸區和漏極接觸區進行摻雜處理，使得結晶發生在源極接觸區和漏極接觸區，結晶方向為從源極接觸區和漏極接觸區朝向溝道區，從而盡量實現定向結晶，提高結晶效率和結晶均一性，減少晶界對TFT的電子迀移率和漏電流的影響，改善TFT的電學特性。
[0022]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明所提供的示例性的實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。在不沖突的情況下，下述的實施例及實施例中的技術特征可以相互組合。
[0023]請參閱圖1，為本發明一實施例的薄膜晶體管的制造方法。所述薄膜晶體管的制造方法可以包括步驟S11?S19。
[0024]Sll:提供一基板。
[0025]本發明實施例的基板可以為玻璃基材、透明塑料基材、可撓式基材等透明基材。當然，所述基板也可以設置有鈍化保護層，如圖2所示，基板21包括襯底基材211和形成于襯底基材211上的緩沖層212。襯底基材211可以為玻璃基材、透明塑料基材、可撓式基材等透明基材。緩沖層212作為鈍化保護層，其材料包括但不限于硅氮化合物，例如Si3N4(四氮化三硅，簡稱氮化硅)。
[0026]S12:在基板上依次形成非晶硅層和光阻層，并利用光罩對光阻層進行圖案化處理，以形成間隔設置的光阻圖案。
[0027]本發明實施例可以采用例如真空蒸鍍、濺射、涂覆、化學氣相沉積(Ch e m i c a Ivapor deposit1n，CVD)等方法在基板21上形成非晶娃層22。進一步，本實施例優選采用涂覆工藝在非晶硅層22上形成光阻層23。所述光阻層23的材料優選為正性光阻。
[0028]圖案化處理的實施方式可以為:在利用光罩20對光阻層23進行光照射時，被光照射的部分可以經過顯影處理被顯影液去除，而未被光照射的部分經過顯影處理后仍然保留，從而在非晶硅層22上形成間隔設置的光阻圖案231(圖中僅示出一個)。其中，非晶硅層22的未被光阻圖案231覆蓋的區域2:用于形成TFT的源極接觸區和漏極接觸區，非晶硅層22的被光阻圖案231覆蓋的區域辦用于形成TFT的溝道區。
[0029]S13:對未被光阻圖案覆蓋的非晶硅層進行摻雜處理。
[0030]結合圖2所示，即為對區域Z1的非晶硅層22進行摻雜處理。所述摻雜處理的摻雜離子包括但不限于硼(Boron)離子。
[0031]S14:剝除光阻圖案，并對非晶硅層進行熱退火結晶處理，使得非晶硅層的經過摻雜處理的區域形成源極接觸區和漏極接觸區，被光阻圖案覆蓋的區域形成溝道區。
[0032]熱退火處理使得非晶硅層22結晶形成TFT的多晶硅(poly-Si)半導體層24。其中，進行摻雜處理的區域Z1B成源極接觸區Zs和漏極接觸區ZD，被光阻圖案覆蓋的區域22形成TFT的溝道區Zc。
[0033]由于進行摻雜處理的區域摻雜離子較多，因此結晶方向為從源極接觸區Zs和漏極接觸區Zd朝向溝道區Zc。這種定向結晶能夠提高結晶效率和結晶均一性，減少晶界對TFT的電子迀移率和漏電流的影響，改善TFT的電學特性。另外，結晶完成后，溝道區Zc中的摻雜離子較少，電子迀移率較低，從而能夠減少TFT的漏電流。而源極接觸區Zs和漏極接觸區Zd中的摻雜離子較多，電子迀移率較高，從而能夠降低與后續形成的源極和漏極的接觸阻抗。
[0034]S15:在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成柵極絕緣層。
[0035]優選采用涂覆或蒸鍍、派射方式形成柵極絕緣層(GateInsulat1n Layer,GI)25。進一步優選地，所述柵極絕緣層25可以包括依次形成于多晶硅半導體層24上的硅氧化合物層和娃氮化合物，例如Si02( 二氧化娃，簡稱氧化娃)和Si3N4，從而能夠進一步提高柵極絕緣層2 5的耐磨損能力和絕緣性能。
[0036]S16:在柵極絕緣層上形成柵極圖案，且柵極圖案位于源極接觸區和漏極接觸區之間且對應位于溝道區的上方。
[0037]本發明實施例可以采用曝光、顯影、刻蝕的圖案化處理形成具有預定圖案的柵極圖案G。
[0038]S17:在柵極圖案上形成層間介電層。
[0039]層間介電層(Interlayer Dielectric Layer,簡稱IDL，又稱介電層)26覆蓋柵極圖案G以及柵極絕緣層25。
[0040]S18:在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿層間介電層和柵極絕緣層的接觸孔。
[0041]請繼續參閱圖2，本實施例可以通過刻蝕方式形成所述兩個接觸孔Ζο。所述兩個接觸孔Zo暴露源極接觸區Zs和漏極接觸區Zd的上表面，使得后續形成的源極圖案和漏極圖案可通過接觸孔Zo分別與源極接觸區Zs和漏極接觸區Zd電性連接。
[0042]S19:在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得源極圖案和漏極圖案可通過接觸孔分別與源極接觸區和漏極接觸區電性連接。
[0043]源極圖案S和漏極圖案D的材質與柵極圖案G的材質可以相同也可以不相同，例如為鉬(Molybdenum，化學式為Mo)。
[0044]由上述可知，本實施例的制造方法僅對未被光阻圖案231覆蓋的非晶硅層22進行摻雜處理，在非晶硅層22結晶形成多晶硅半導體層時相當于對非晶硅層22進行局部結晶，并且結晶方向為從摻雜區域朝向兩側的未摻雜區域，從而能夠提高結晶效率和結晶均一性，減少晶界對TFT的電子迀移率和漏電流的影響，改善TFT的電學特性。
[0045]請繼續參閱圖2，鑒于柵極圖案G形成于溝道區Zg的上方，因此該實施例的TFT可視為頂柵型結構。基于前述發明目的，本發明實施例還適用于底柵型結構的TFT。如圖3所示，所述薄膜晶體管的制造方法可以包括以下步驟S31?S39。
[0046]S31:提供一基板。
[0047]S32:在基板上依次形成柵極圖案和柵極絕緣層。
[0048]S33:在柵極絕緣層上依次形成非晶硅層和光阻層，并利用光罩對光阻層進行圖案化處理，以形成間隔設置的光阻圖案。
[0049]S34:對未被光阻圖案覆蓋的非晶硅層進行摻雜處理。
[0050]S35:剝除光阻圖案，并對非晶硅層進行熱退火結晶處理，使得非晶硅層的經過摻雜處理的區域形成源極接觸區和漏極接觸區，被光阻圖案覆蓋的區域形成溝道區。
[0051]S36:在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成層間介電層。
[0052]S37:在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿層間介電層的接觸孔。
[0053]S38:在層間介電層的對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得源極圖案和漏極圖案可通過接觸孔分別與源極接觸區和漏極接觸區電性連接。
[0054]在圖2所述實施例的描述基礎上但與其不同的是，本實施例將柵極圖案和柵極絕緣層設置于非晶硅層的下方，并且接觸孔僅貫穿層間介電層，而未貫穿柵極絕緣層。由于本實施例的非硅晶層也可以進行定向結晶，因此本實施例所制得的TFT也具有前述有益效果。
[0055]請參閱圖4，為本發明一實施例的陣列基板的制造方法。所述陣列基板的制造方法可以包括步驟S41?S51。
[0056]S41:提供一基板。
[0057]S42:在基板上依次形成非晶硅層和光阻層，并利用光罩對光阻層進行圖案化處理，以形成間隔設置的光阻圖案。
[0058]S43:對未被光阻圖案覆蓋的非晶硅層進行摻雜處理。
[0059]S44:剝除所述光阻圖案，并對非晶硅層進行熱退火結晶處理，使得非晶硅層的經過摻雜處理的區域形成源極接觸區和漏極接觸區，被光阻圖案覆蓋的區域形成溝道區。
[0060]S45:在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成柵極絕緣層。
[0061]S46:在柵極絕緣層上形成柵極圖案，且柵極圖案位于源極接觸區和漏極接觸區之間且對應位于溝道區的上方。
[0062]S47:在柵極圖案上形成層間介電層。
[0063]S48:在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿層間介電層和柵極絕緣層的第一接觸孔。
[0064]S49:在層間介電層的對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得源極圖案和漏極圖案可通過第一接觸孔分別與源極接觸區和漏極接觸區電性連接。
[0065]S50:在對應于漏極接觸區的上方形成暴露漏極接觸區的第二接觸孔。
[0066]S51:在層間介電層上形成像素電極，使得像素電極可通過第二接觸孔與漏極接觸區電性連接。
[0067]本實施例的第一接觸孔可視為前述圖2所述實施例的接觸孔Ζο。其中，步驟S41?S49與圖1所述實施例的步驟Sll?S48相同。對于相同結構元件，兩實施例采用相同的標號。結合圖5所示，步驟S50和S51所制得的第二接觸孔Zo2用于電性連接像素電極27和漏極接觸區Zs。
[0068]鑒于柵極圖案G形成于溝道區Zc的上方，因此本實施例的陣列基板可視為具有頂柵型結構的TFT。當然，本發明實施例還可以適用于具有底柵型結構TFT的陣列基板。請參閱圖6，所述陣列基板的制造方法可以包括以下步驟S61?S70。
[0069]S61:提供一基板。
[0070]S62:在基板上依次形成柵極圖案和柵極絕緣層。
[0071]S63:在柵極絕緣層上依次形成非晶硅層和光阻層，并利用光罩對光阻層進行圖案化處理，以形成間隔設置的光阻圖案。
[0072]S64:對未被光阻圖案覆蓋的非晶硅層進行摻雜處理。
[0073]S65:剝除光阻圖案，并對非晶硅層進行熱退火結晶處理，使得非晶硅層的經過摻雜處理的區域形成源極接觸區和漏極接觸區，被光阻圖案覆蓋的區域形成溝道區。
[0074]S66:在經過熱退火結晶處理的非晶硅層上形成層間介電層。
[0075]S67:在對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方形成貫穿層間介電層的第一接觸孔。
[0076]S68:在層間介電層的對應于源極接觸區和漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得源極圖案和漏極圖案可通過第一接觸孔分別與源極接觸區和漏極接觸區電性連接。
[0077]S69:在對應于漏極接觸區的上方形成暴露漏極接觸區的第二接觸孔。
[0078]S70:在層間介電層上形成像素電極，使得像素電極可通過第二接觸孔與漏極接觸區電性連接。
[0079]本實施例的第一接觸孔可視為前述圖3所述實施例的接觸孔。其中，步驟S61?S68與圖3所述實施例的步驟S31?S38相同。而本實施例的步驟S69和S70所制得的第二接觸孔用于電性連接像素電極和漏極接觸區。
[0080]綜上所述，圖4?圖6所述實施例制得的陣列基板，也可以實現定向結晶，各個結構元件的材質以及所要形成的形狀可參閱前述，因此具有與前述薄膜晶體管的制造方法相同的有益效果。
[0081]應理解，以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，例如各實施例之間技術特征的相互結合，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括: 提供一基板； 在所述基板上依次形成非晶硅層和光阻層，并利用光罩對所述光阻層進行圖案化處理，以形成間隔設置的光阻圖案； 對未被所述光阻圖案覆蓋的非晶硅層進行摻雜處理； 剝除所述光阻圖案，并對所述非晶硅層進行熱退火結晶處理，使得所述非晶硅層的經過所述摻雜處理的區域形成源極接觸區和漏極接觸區，被所述光阻圖案覆蓋的區域形成溝道區。2.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括: 在經過所述熱退火結晶處理的非晶硅層上形成柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上形成柵極圖案，且所述柵極圖案位于所述源極接觸區和所述漏極接觸區之間且對應位于所述溝道區的上方。3.根據權利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法進一步包括: 在所述柵極圖案上形成層間介電層； 在對應于所述源極接觸區和所述漏極接觸區的上方形成貫穿所述層間介電層和所述柵極絕緣層的接觸孔； 在所述層間介電層的對應于所述源極接觸區和所述漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得所述源極圖案和所述漏極圖案可通過所述接觸孔分別與所述源極接觸區和所述漏極接觸區電性連接。4.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述基板上依次形成非晶硅層和光阻層的步驟包括: 在所述基板上依次形成柵極圖案和柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上依次形成非晶硅層和光阻層。5.根據權利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法進一步包括: 在經過所述熱退火結晶處理的非晶硅層上形成層間介電層； 在對應于所述源極接觸區和所述漏極接觸區的上方形成貫穿所述層間介電層的接觸孔； 在所述層間介電層的對應于所述源極接觸區和所述漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得所述源極圖案和所述漏極圖案可通過所述接觸孔分別與所述源極接觸區和所述漏極接觸區電性連接。6.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述摻雜處理的摻雜離子包括硼離子。7.—種陣列基板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括: 提供一基板； 在所述基板上依次形成非晶硅層和光阻層，并利用光罩對所述光阻層進行圖案化處理，以形成間隔設置的光阻圖案； 對未被所述光阻圖案覆蓋的非晶硅層進行摻雜處理； 剝除所述光阻圖案，并對所述非晶硅層進行熱退火結晶處理，使得所述非晶硅層的經過所述摻雜處理的區域形成源極接觸區和漏極接觸區，被所述光阻圖案覆蓋的區域形成溝道區； 在經過所述熱退火結晶處理的非晶硅層上形成層間介電層； 在對應于所述源極接觸區和所述漏極接觸區的上方形成貫穿所述層間介電層的第一接觸孔； 在所述層間介電層的對應于所述源極接觸區和所述漏極接觸區的上方分別形成源極圖案和漏極圖案，使得所述源極圖案和所述漏極圖案可通過所述第一接觸孔分別與所述源極接觸區和所述漏極接觸區電性連接； 在對應于所述漏極接觸區的上方形成暴露所述漏極接觸區的第二接觸孔； 在所述層間介電層上形成像素電極，使得所述像素電極可通過所述第二接觸孔與所述漏極接觸區電性連接。8.根據權利要求7所述的制造方法，其特征在于， 所述在經過所述熱退火結晶處理的非晶硅層上形成層間介電層的步驟包括: 在經過所述熱退火結晶處理的非晶硅層上形成柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上形成柵極圖案，且所述柵極圖案位于所述源極接觸區和所述漏極接觸區之間且對應位于所述溝道區的上方； 在所述柵極圖案上形成層間介電層； 所述在對應于所述源極接觸區和所述漏極接觸區的上方形成貫穿所述層間介電層的第一接觸孔的步驟包括: 在對應于所述源極接觸區和所述漏極接觸區的上方形成貫穿所述層間介電層和所述柵極絕緣層的第一接觸孔。9.根據權利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述在所述基板上依次形成非晶硅層和光阻層的步驟包括: 在所述基板上依次形成柵極圖案和柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上依次形成非晶硅層和光阻層。10.根據權利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述摻雜處理的摻雜離子包括硼離子。
【文檔編號】H01L27/12GK105938800SQ201610513993
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年7月1日
【發明人】張卜芳, 李松杉
【申請人】深圳市華星光電技術有限公司